автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Автоматизация технологического процесса непрерывно-циклического дозирования сыпучих компонентов бетонной смеси с учетом критической объемной концентрации заполнителя в рамках теорий перколяции и эффективной среды

На правах рукописи

БОКАРЕВ ЕВГЕНИЙ ИВАНОВИЧ

АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА НЕПРЕРЫВНО-ЦИКЛИЧЕСКОГО ДОЗИРОВАНИЯ СЫПУЧИХ КОМПОНЕНТОВ БЕТОННОЙ СМЕСИ С УЧЕТОМ КРИТИЧЕСКОЙ ОБЪЕМНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ЗАПОЛНИТЕЛЯ В РАМКАХ ТЕОРИЙ ПЕРКОЛЯЦИИ И ЭФФЕКТИВНОЙ СРЕДЫ

05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

2 9 НОЯ 2012

МОСКВА - 2012 г.

005055969

005055969

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)»

Официальные оппоненты: БЕРКУТ Андрей Ильич

доктор технических наук, профессор, Всероссийский научно-исследовательский институт специальных методов исследований «ВНИИСМИ», генеральный директор

БАТАЕВ Дена Карим-Султанович

доктор технических наук, профессор, Учреждение Российской академии наук Комплексный научно-исследовательский институт РАН (КНИИ РАН), г. Грозный директор.

ОСТРОУХ Андрей Владимирович

доктор технических наук, профессор, МАДИ, профессор кафедры «Автоматизированных систем управления»

Ведущая организация: Государственное унитарное предприятие города Москвы «Научно-исследовательский институт московского строительства»

Защита состоится «12» декабря 2012 г. в 10-00 на заседании диссертационного совета Д.212.126.05 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)» по адресу: 125319, г. Москва, Ленинградский проспект Д. 64.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАДИ. Автореферат разослан « //» (/ 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент С_/ г/Л^А^^ Михайлова Н.В.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Потребность в разработке и освоении новых материалов для строительства гражданских и промышленных сооружений координирует направления ведения исследовательских работ во многих областях науки. Качественные изменения в технологии производства бетонных смесей и получения бетонов с заданными свойствами является основным звеном, обеспечивающим прогресс в строительном производстве.

В настоящее время потребности строительного производства требуют оптимизации макроструктур бетонов на основе оптимизации составов бетонных смесей с использованием новых физических принципов и возможностей современной компьютерной техники.

Развитие промышленности, требующей всё большее количество ресурсов, ставит задачу их экономии и поиска альтернативных решений возникающих задач. В строительной отрасли одним из направлений позволяющим значительно снизить потребление ресурсов является разработка и внедрение строительных материалов обладающих повышенными качественными характеристиками.

Процессы производства бетона, изделий и конструкций из него являются отражением двух взаимосвязанных тенденций:

- улучшение технологических параметры готовых изделий и воспроизводимости их свойств, расширение диапазона их регулируемого изменения;

- определение оптимальных технологических приёмов, которые обеспечивали бы выполнение вышеперечисленных требований.

Необходимо стремиться к получению оптимальной структуры бетона, когда частицы в ней распределены равномерно по объему; количество дефектов структуры как концентраторов напряжений или аккумуляторов агрессивной среды минимально; имеется непрерывная прослойка вяжущего вещества в виде пространственной сетки, или матрицы при минимальном отношении толщины материала скрепляющей матрицы и фазы заполнителя, наибольшая плотность упаковки твердых частиц. Достоинством оптимальных структур является подобие их между собой, т.к. закономерность, вскрытая в отношении одного материала, может быть распространена на другие, если их структуры являются оптимальными.

Следовательно, главной задачей, которую необходимо решить при автоматизации технологического процесса приготовления компонентов бетона с заданными технологическими свойствами, является задача подбора оптимального состава компонентов с высокой точностью. Эта задача напрямую связана с задачей повышения точности дозирования компонентов, поскольку, от точности соблюдения рассчитанной рецептуры бетонной смеси в значительной мере зависит воспроизводимость результатов от дозы к дозе готовой бетонной смеси.

Применяемые в настоящее время методы подбора состава бетонной смеси с применением формул Беляева или Боломея, а также уравнений регрессии дают результаты, которые в настоящее время нельзя признать удовле-

творительными, поскольку приводят к значительному перерасходу цемента, а вариация прочности готовых изделий достигает 20 ...30 %

Традиционные технологии производства бетонных смесей отражают во многом экономические, технологические и технические подходы предыдущей фазы экономического развития строительной отрасли. Это зачастую не позволяет кардинально изменить свойства систем, приблизить их технико-экономические показатели к новейшим, все более ужесточающимся требованиям производства.

Новые тенденции технического и технологического перевооружения в строительной отрасли в изменившейся экономической ситуации требуют существенного улучшения наиболее значимых показателей производства.

В традиционных технологиях циклического и непрерывного дозирования был достигнут предел технического совершенствования, не позволяющий кардинально изменить свойства этих систем и существенно улучшить их технико-экономические показатели.

Поэтому назрела необходимость в проектировании смешанной схемы непрерывно-периодического дозирования, интегрирующей в себе оба технологических принципа производства строительных смесей. Отдельные попытки опытного внедрения такой технологии на смесительных установках не дали ощутимого эффекта. Причины этого связаны с игнорированием специфики технологии периодического дозирования при непрерывной и растянутой во времени подаче компонентов на смешивание, когда начинает проявляться ряд факторов, существенно изменяющих метрологические характеристики системы. Это в первую очередь - выбег ленты весового транспортера после каждого выключения дозатора и переменная плотность материала, с изменением которых приходится считаться в каждом цикле дозирования. Отсутствие корректировки режима непрерывно-периодического дозирования с учетом реально действующих возмущений не позволяет использовать в полной мере потенциальные возможности такой технологии и делает актуальным решение задачи повышения эффективности влияния операций дозирования на качество строительных смесей.

Все это делает необходимым разработку автоматизированной технологии производства бетонной смеси, объединяющей процессы подбора рецепта смеси и смешанной схемы непрерывно-периодического дозирования как единого технологического комплекса системы автоматического управления с обратной связью, позволяющей перерасчитывать рецепт или изменять состав смеси за счет выбранных технологических параметров.

При определении фракционного состава заполнителя бетонной смеси на современном этапе, целесообразно воспользоваться результатами нового направления в строительном материаловедении - «компьютерное материаловедение строительных композиционных материалов» позволяющего получать оптимальное заполнение материалом объема с минимальным количеством пустот. Наряду с организацией структуры цементных композиций, зависящей от качественного и количественного состава частиц заполняющей фа-

зы, необходима ее технологическая реализация с высокой точностью на основе создания эффективных систем дозирования её компонентов.

Таким образом, для автоматизации процесса непрерывно-периодического приготовления компонентов бетонной смеси необходимо решить две связанные задачи автоматизации расчёта состава бетонной смеси для получения материала с заданными свойствами и, на этой основе, произвести автоматическое дозирование компонентов.

Поэтому проблема разработки принципов и методов автоматизации процессов промышленного производства бетонных смесей с оптимизацией компонентов заполнителя по гранулометрическому составу является актуальной.

Цель работы. Разработка научно-методологических основ и практических методов построения системы автоматизированного управления технологическим процессом непрерывно-периодического дозирования компонентов бетонных смесей при непрерывной и растянутой во времени подаче их в бетоносмеситель с оптимизацией рецептуры компонентов заполнителей смеси по гранулометрическому составу.

Для достижения поставленной цели:

- выполнен анализ, зарубежного и отечественного опыта подбора составов композитных строительных материалов, автоматического управления процессами непрерывно-периодического дозирования компонентов бетонных смесей, методов и средств их автоматизации;

- разработаны методологические принципы построения, требования к структуре, системе критериев и необходимым функциональным связям системы автоматизации, объединяющей в единый технологический комплекс процессы подбора рецепта и непрерывно-периодического дозирования компонентов бетонных смесей;

- разработаны принципы формирования структур композиционных строительных материалов матричного типа на основе кластерной теории и методические принципы их синтеза на основе компьютерного моделирования методом случайных упаковок.

- разработана математическая модель процесса управления текущей производительностью дозатора непрерывного действия в циклическом режиме с учетом погрешностей дозирования, вызванных изменением плотности материала и выбегом ленты весового транспортера после выключения дозатора;

- на основе разработанных критериев оптимизации разработаны структура дозатора непрерывного действия с комбинированной системой управления по расходу, функциональное наполнение, а также методы расчета и определения оптимальных параметров настройки;

- выполнена экспериментальная проверка полученных результатов.

Методы исследования

В работе использовались экспериментальные и теоретические методы исследования, а также имитационное компьютерное моделирование с использованием специально разработанных алгоритмов и программ. Теорети-

ческие исследования основывались на использовании основных положений и расчётных выражений теории автоматического управления, «эффективной среды», «перколяции» (percolation), математической статистики и теории вероятностей. Экспериментальные исследования проводились на лабораторных и промышленных образцах дозаторов непрерывного действия.

Методологические основы и методы исследования. Теоретические и расчетно-аналитические исследования базировались на фундаментальных положениях автоматизированного проектирования технических систем, теории автоматического управления, теории систем, теории вероятностей и других областях науки. Экспериментальные исследования опирались на методы моделирования и обработки результатов на ЭВМ.

На защиту выносятся

- Общая концепция автоматизации непрерывно-периодического дозирования компонентов бетонных смесей при непрерывной и растянутой во времени подаче их в бетоносмеситель с оптимизацией рецептуры компонентов заполнителей смеси по гранулометрическому составу.

- Теоретические и организационные основы концепции теории «перколяции» (percolation),применительно к композиционным строительным материалам матричного типа, используемые для формирования их структур, разработке методических принципов компьютерного моделирования структуры методом случайных упаковок, анализа влияния физических факторов на свойства готовых композитных материалов.

- Методологические принципы построения, требования к структуре, системе критериев и функциональным связям системы автоматизации, объединяющей процессы подбора рецепта и непрерывно-периодического дозирования компонентов бетонных смесей с использованием дозаторов непрерывного действия.

- Математическая модель процесса управления текущей производительностью дозатора непрерывного действия с комбинированной системой управления по расходу, методы расчета и определения оптимальных параметров ее настройки.

Научная новизна работы.

Решена крупная научно-техническая проблема теоретического обоснования, синтеза и практической реализации автоматизированной системы управления технологическим процессом непрерывно-периодического дозирования сыпучих компонентов бетонной смеси с учетом критической объемной концентрации заполнителя в рамках теорий «перколяции» и «эффективной среды», которая обеспечивает получение бетона с заранее заданными свойствами.

Диссертантом впервые:

Разработаны методологические основы автоматизации технологического процесса непрерывно-периодического дозирования компонентов бетонных смесей, позволяющие на основе требований к свойствам конечных

изделий и свойствах исходных компонентов, осуществлять подбор оптимального состава заполнителя бетонной смеси и реализовывать его с высокой точностью за счет операций непрерывно-циклического дозирования.

Разработана математическая модель структуры бетона на основе вероятностно - геометрической концепции формирования структур композиционных материалов.

На основе модели структуры синтезирован моделирующий алгоритм и программа «1РАК», позволяющий получать структуру бетона с объемной концентрацией заполнителя до 0,3...0,4, и имитировать процесс уплотнения бетонной смеси, что выгодно отличает его от ранее известных алгоритмов.

Разработана математическая модель связи прочности бетона с объёмной концентрацией заполнителя в приближении теорий «перколяции» и «эффективной среды», позволяющие рассчитывать объёмную концентрацию заполнителя для получения бетона с заданной пористостью.

Разработана математическая модель для определения «критических концентраций» «континуальных» задач теории «перколяции» с применением диполярной (бисферической) системы координат и метода «противопоставлений».

Построена и исследована достаточно полная последовательность моделей дозаторов непрерывного действия в порядке возрастания сложности их структур, и соответствующего повышения точности дозирования на основе положений закона необходимого разнообразия, что позволило определить направление развития систем непрерывно- периодического дозирования и предложить новый принцип комбинированного управления расходом сыпучих материалов.

Разработана аналитическая методика расчета дозаторов непрерывного действия с комбинированным управлением.

Для определения значений настроечных параметров комбинированной системы автоматического регулирования (САР) непрерывного дозирования предложен функционал оптимальности, учитывающий статические свойства материальных потоков компонентов.

На основе принятого критерия оптимальности разработаны методика и программа расчета комбинированной САР на ЭВМ с целью выбора значений настроечных параметров системы.

Разработан комплекс технических и программных средств, обеспечивающих эффективную реализацию автоматизированной системы управления технологическим процессом непрерывно- периодическим дозированием сыпучих компонентов бетонной смеси.

Практическая ценность и внедрение результатов исследования

Практическую ценность работы составляют спроектированная на сформулированных принципах автоматизированная система управления непрерывно-периодическим дозированием сыпучих компонентов бетонных смесей при непрерывной и растянутой во времени подаче их в бетоносмеситель, методы подбора оптимального состава заполнителя бетонной смеси в рамках теорий «перколяции» и «эффективной среды», расчета проектируе-

мых и находящихся в эксплуатации дозаторов непрерывного действия с комбинированной системой управления.

Автоматизированная технология дозирования сыпучих компонентов заполнителя, включающая в себя технические средства измерений и управления, имеет практическую направленность и предназначена для использования в установках непрерывно-периодического действия по производству бетонных смесей.

Применение разработанных систем автоматизации позволяет решать задачи оптимизации технологических режимов, как отдельных операций непрерывной и растянутой во времени подачи сыпучих компонентов в бетоносмеситель, непрерывно-периодического дозирования компонентов, так и всего технологического процесса промышленного приготовления бетонных смесей, обеспечивая, тем самым, повышение их качества и ряда других технико-экономических показателей производства.

На основе разработанной вероятностно-геометрической концепции и методических принципов структурного синтеза композита и компьютерного моделирования процесса случайного заполнения объема геометрическими элементами с распределенными размерами, решается технологическая задача оптимизации гранулометрического состава заполнителя бетонных смесей, которые служат материалом для получения бетона с высокими эксплуатационными свойствами. Испытание образцов бетона, объемная концентрация заполнителя которых подбиралась на основе компьютерного моделирования, показало снижение межпорционной вариации их физико-механических свойств по сравнению с принятыми на бетонных заводах методиками расчёта.

Внедрение результатов исследований в виде методик и программных продуктов использовалось в составе средств автоматизации процессов многокомпонентного дозирования в АОЗТ «Наш дом», Моршанском производственно-строительном управлении, АБЗ ООО «Транстромсервис», ЗАО «Союз-Лес».

Результаты экспериментальных исследований, полученные в ходе опытно-промышленной эксплуатации, показали, что внедрение разработанной системы управления приводит к увеличению однородности бетона по прочности и снижению на 5 % нормативного расхода цемента на приготовление одного кубического метра бетонной смеси.

Достоверность научных положений, рекомендаций и выводов Достоверность и обоснованность научных положений, рекомендаций и выводов, предложенных в работе, подтверждены всесторонними исследованиями, выполненными с применением современных методов и технических средств, а также практическими результатами внедрения теоретических положений.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на 8-й межвузовской научно-технической конференции (г. Москва, 2004 г.),), на международной научно-технической конференции «Интерстроймех» (г. Москва-2006...2012),

30-й Московской международной выставке «Образование и карьера - XXI век» (Москва, 12... 14 ноября 2009 г. одобрение на третьей специализированной выставке нанотехнологий и материалов «МТМЕХ-2006» (Москва, 2006), всероссийской научно-технической конференции журнала «Строительные материалы» «ДОР-СМ: Материалы для дорожного строительства» (Москва, 2009...2011, 4-й всероссийской научно-практической конференции «Управление качеством продукции и окружающей среды» (Москва, 2010), 68-й научно-методической и научно-исследовательской конференции «Управление строительно-техническими свойствами бетонов для автомобильных дорог и сооружений» (Москва, 2010), научно-технических конференциях МАДИ (2002...2012), кафедрах «Автоматизация производственных процессов», «Автоматизированных систем управления» МАДИ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 63 работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, списка литературы и приложений. Основное содержание составляет 305 страница текста, 109 иллюстраций, 11 таблиц, список литературы включает 137 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель исследований, приведены основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена анализу структуры композитных материалов на примере бетона, взаимосвязи свойств и структуры бетона, влияния заполнителей на свойства композитного материала.

Процессы производства бетона, изделий и конструкций из него являются отражением двух взаимосвязанных тенденций: улучшения технологических параметров готовых изделий и воспроизводимости их свойств, расширяющих диапазоны их регулируемого изменения.

На свойства композитных материалов вообще и бетона в частности определяющее влияние имеет их плотность или пористость. При прочих равных условиях объем и характер пористости, а также соотношение в свойствах отдельных составляющих композита определяют его основные технические свойства, долговечность, стойкость в различных условиях

Наибольшей прочностью обладают материалы с плотной структурой, наименьшей - с зернистой. Плотные материалы менее проницаемы, чем ячеистые, а те в свою очередь менее проницаемы, чем материалы зернистой структуры.

Одному и тому же структурному показателю может соответствовать различная прочность или другие свойства. Именно по этой причине результаты экспериментальных исследований, проводимых при так называемых «равных» условиях опыта, характеризуются большим разбросом числовых значений. Чтобы установить прямую или обратную взаимозависимость (корреляцию) между качественными и структурными показателями, необходимо сравнивать их не при «равных», а соответствующих условиях, когда струкгу-

ры являются оптимальными, а материалы становятся между собой подобными.

В оптимальной структуре, частицы распределены равномерно по объему; отсутствует или содержится минимальное количество дефектов структуры как концентраторов напряжений или аккумуляторов агрессивной среды; имеется непрерывная прослойка вяжущего вещества в виде пространственной сетки при минимальном отношении толщины материала скрепляющей матрицы и фазы заполнителя; наибольшая плотность упаковки твердых частиц, как в микроструктуре, так и в макроструктуре.

Анализ экспериментальных данных позволил сформулировать закон «створа», по которому оптимальной структуре соответствует комплекс экстремальных значений свойств (рис.1).

Рис. 1. Графическое представление закона «створа»

1 - средняя плотность композита; 2 - экономическая эффективность; 3 — пределы прочности; 4 — морозостойкость; 5 - внутреннее сцепление; 6 — упругоэластичные свойства; 7 - ползучесть; 8 - подвижность; 9 - коэффициент выхода смеси.

Все эти параметры даны в зависимости от соотношения в материале скрепляющей фазы С и фазы заполнителя Ф. На рис.2 приведена зависимость прочности композитного материала от соотношения скрепляющей фазы и заполнителя в плоской, а на рис.3 в пространственной системе координат.

Все экстремумы на кривых графиков рис.2, 3 практически размещаются на одной прямой, т. е. максимумы и минимумы экстремальных кривых размещаются в общем «створе». Таким образом закон створа является следствием комплексного воздействия физических, физико-химических и технологических факторов и явлений.

С/Ф

Рис.2. Зависимость прочности композитного материала от соотношения скрепляющей фазы и заполнителя в плоской системе координат

Рис.3. Зависимость прочности композитного материала от соотношения скрепляющей фазы и заполнителя в пространственной системе координат

Каждая точка экстремума какого-либо свойства отражает такую структуру, при которой она удовлетворяет всем необходимым условиям оптимальности: равномерное расположение частиц, непрерывность среды и минимум фазового отношения (С/Ф—>пип).

Другие точки правой и левой ветвей экстремальной кривой не соответствуют всем трем условиям (в совокупности) оптимальности структуры.

Физическая природа явлений, обусловливающих действие закона створа, состоит в том, что при оптимальных структурах наступает уравновешивание сил притяжения и отталкивания между структурными микрочастицами.

Применительно к специфике строительных материалов закон створа выражает соответствие оптимальной структуры комплексу наиболее благоприятных показателей строительных и эксплуатационных свойств.

Само понятие оптимальности структур композитных материалов, определяемое законом створа, направлено на определение составов композитов для получения материалов с заданными свойствами. Для строительных композитов наиболее важным свойством является их прочность. Установлено, что в зависимости от гранулометрического состава заполнителя вариации прочности бетона в зависимости от применяемого заполнителя колеблются в пределах 40% на изгиб и до 29% на сжатие.

На основании анализа процессов структурообразования строительных композитов, можно сформулировать основные тенденции влияния заполнителей на их свойства: улучшение заданных качественных характеристик; модифицирование свойств или переход на новый уровень качества композита, снижение материалоемкости изделий из композитных материалов.

Наряду с организацией структуры цементных композиций, зависящей от качественного и количественного состава частиц заполняющей фазы, необходима ее технологическая реализация с высокой точностью на основе методов оптимального подбора состава бетонной смеси и создания эффективных систем дозирования компонентов.

Необходимо стремиться к получению оптимальной структуры бетона, когда частицы в ней распределены равномерно по объему; количество дефектов структуры как концентраторов напряжений или аккумуляторов агрессивной среды минимально; имеется непрерывная прослойка вяжущего вещества в виде пространственной сетки, или матрицы при минимальном отношении толщины материала скрепляющей матрицы и фазы заполнителя, наибольшая плотность упаковки твердых частиц. Достоинством оптимальных структур является подобие их между собой, т.к. закономерность, вскрытая в отношении одного материала, может быть распространена на другие, если их структуры являются оптимальными.

Следовательно, главной задачей, которую необходимо решить при автоматизации технологического процесса приготовления компонентов бетона с заданными технологическими свойствами, является задача подбора оптимального состава компонентов с высокой точностью. Эта задача напрямую связана с задачей повышения точности дозирования компонентов, поскольку, от точности соблюдения рассчитанной рецептуры бетонной смеси в значительной мере зависит воспроизводимость результатов от образца к образцу.

Таким образом, для автоматизации процесса приготовления компонентов бетонной смеси необходимо решить две связанные задачи: автоматизации расчёта состава бетонной смеси для получения материала с заданными свойствами; на основе рассчитанного состава произвести автоматическое дозирование компонентов.

Вторая глава посвящена, разработке принципов формирования структур композиционных материалов матричного типа на основе вероятностно-геометрической концепции и требований к особенностям компьютерного мо-

делирования таких структур.

Основной целью подбора составов заполнителя бетонной смеси является формирование оптимальной структуры материала, в соответствии с законом «створа», позволяющей получить его заранее заданные свойства для обеспечения требуемых характеристик бетона. Необходим выбор рационального соотношения между составляющими заполнителя, обеспечивающего максимальную плотность скелета для получения бетона с заданными технологическими свойствами.

Результаты испытаний показали, что для получения гранулометрического состава заполнителя бетона с минимальным количеством пустот, а, следовательно, и с максимальной прочностью, необходимо применять нетрадиционные методы подбора составов заполнителей бетона. Эти методы должны быть максимально автоматизированы, чтобы свести к минимуму этап экспериментальной проверки, который связан со значительными временными и материальными затратами.

Для создания математической модели структуры бетона необходимо разработать универсальный метод получения такой модели на основе вероятностно-геометрическая концепция формирования структур композиций.

При использовании вероятностно-геометрической концепции, образование структур композиционных материалов заменяется моделированием процесса случайного заполнения объема геометрическими элементами сферической формы с распределенными размерами и ориентацией. Каждый такой элемент или каждая их группа описывается рядом физических параметров материала, ограниченного поверхностями данных геометрических фигур, а процесс моделирования переносится в виде соответствующих алгоритмов на компьютер.

Согласно принятой концепции построения модели случайного заполнения объема, очередная попытка упаковать сферу в момент времени радиусом Я(Р) завершится, если выполнится условие

£[х,.(о-4°)Г * М-кМГ .о *' * (!)

/и

где X,—координаты пакуемой и упакованных сфер.

Каждая попытка упаковки очередной сферы продолжается до тех пор, пока не выполнится условие (1), а сам процесс заполнения продолжается до тех пор, пока в заданной области не останется пуассоновских точек, удовлетворяющих этому условию. Невыполнение условия (1) означает, что между упакованными сферами отсутствуют точки, в которые можно было бы поместить очередную сферу без пересечения с ранее упакованными.

Упаковка сфер производится в некоторый гипотетический контейнер конечного объема. Лучше всего подходит контейнер кубической формы, ограниченный плоскостями, параллельными осям декартовых координат.

Кроме этого, в математической модели диаметр сфер удобно измерять в долях длины ребра куба, тогда эту длину можно принять за единицу (единичный куб). Этим достигается универсальность математической модели, так

как все структурные характеристики носят в этом случае относительный к размерам упакованных элементов характер.

При упаковке очередной сферы положение в пространстве (в упаковке) ранее упакованных сфер принимается фиксированным. Признаком того, что очередная 1-я сфера упакована, является условие непересечения ее другими (1-1), ранее упакованными, сферами т. е.

(X,-Хк? +(У, -У*)2 -2к)2>{^ к=0,1, где Хь У*, - координаты центров ранее упакованных сфер; Л, и Як -радиусы пакуемой и упакованной сфер.

Невыполнение хотя бы одного из этих условий ведет к тому, что пакуемая сфера с координатами центра {Хи У,, Д) отвергается.

Упакованные сферы не должны также пересекать границы принятого гипотетического контейнера. В случае упаковки в контейнер, представляющий собой единичный куб, для всех упакованных сфер должны соблюдаться условия

К, <,У, £1-/?,, и, <.г, = .....п.

Розыгрыш координат пакуемых сфер производиться при помощи компьютерных датчиков случайных чисел.

На основе общих теоретических принципов моделирования структуры композитных материалов методом случайных упаковок, был разработан алгоритм оптимальной упаковки заполнителя бетонной смеси «1РАК» (рис.2).

На рис. 3 представлена гистограмма процентного распределения диаметров упакованных сфер для диапазонов гранулометрического состава заполнителя бетонной смеси.

Как видно из рис. 3, наибольшее количество упакованных сфер соответствует наименьшему диапазону гранулометрического состава, но одновременно с этим количество упакованных сфер, соответствующих размерам меньших минимального не превышает 5% от общего числа упакованных сфер. Анализ гистограмм, подобных рис. 3 показывает, что закон распределения размеров упакованных сфер, приведённый на рис.4, соответствует распределению Вейбула. В этом случае наибольшую часть объёма упаковки

С НАЧАЛО

КОНЕЦ

Рис. 2. Алгоритм моделирования оптимальной структуры бетона «Л'АК»

Рис.3. Гистограмма процентного распределения диаметров упакованных сфер для диапазонов гранулометрического состава заполнителя

занимают сферы, соответствующие наибольшему диапазону гранулометрического состава заполнителя бетонной смеси, что полностью соответствует реальной картине, наблюдаемой в бетонах и отвечает требованиям, предъявляемым к бетонным смесям.

Рис.4. Распределение диаметров упакованных сфер при моделировании,

по закону Вейбула

Приведённые результаты моделирования и их сопоставление с экспериментальными данными показывают, что, используя метод моделирования упаковки, можно подбирать гранулометрический состава заполнителя бетона с более высокой точностью, чем при использовании предельных кривых зернового состава.

Результаты моделирования служат основой для выбора количества и размерного ряда дозирующих устройств.

Рассмотренная «цифровая» модель структуры бетона позволяет изучать его структурные свойства, но не позволяет связать свойства исходных компонентов и их содержание в бетонной смеси с требуемыми свойствами готовых бетонов. С появлением и развитием кластерной теории неоднородных сред появилась возможность достаточно строгого математического описания свойств композиций в зависимости от свойств и концентрации их исходных компонентов.

В композитных материалах частицы заполнителя распределены неравномерно по всему объему материала. Взаимодействуя, они группируются так, чтобы скрепляющая фаза в промежутках между ними переходила в упорядоченное состояние, способствующее наибольшей компенсации поверхностных сил вблизи зёрен заполнителя. В бетоне возникают группы частиц заполнителя называемые кластерами (рис. 5).

По мере увеличения содержания заполнителя происходит слияние отдельных маленьких кластеров в большие, что приводит с одной стороны к уменьшению количества кластеров, а с другой стороны к увеличению количества частиц входящих в каждый из них. В результате образуется объёмный скелет из частиц заполнителя, который и воспринимает внешнюю нагрузку, а

скрепляющая фаза только передаёт усилия от одной частицы к другой. Этому состоянию смеси соответствует появление так называемого «бесконечного кластера», а прочность композита достигает максимального значения. Объемная концентрация заполнителя соответствующая этому случаю называется «критической объемной концентрацией».

• ".V ••

1

: -»V

•л • • ••• • • •

Рис.5. Структура композитного материала

1 - частица заполнителя; 2 - кластеры; 3 - ассамблеи частиц не относящаяся к кластерам

В соответствии с кластерным подходом формирования структуры композиционных материалов матричного типа, в рамках теории «эффективной среды» были получены соотношения связывающие концентрацию заполнителя и прочность всего композита в целом. Так уравнение Оделевского имеет вид:

^эф - ^м

1 +

V,„

1 -V,,

я.

~ ^м )

(2)

где 11Эф - эффективная (интегральная) прочность бетона; Ям - прочность матрицы (цементный камень); - прочность заполнителя; Укон - объёмная концентрация заполнителя в материале.

Выражение (2) применимо для гетерогенных материалов матричной структуры и позволяет рассчитать эффективную прочность бетона в зависимости от объёмной концентрации заполнителя, его свойств и свойств скрепляющей фазы. Однако теория «эффективной среды» даёт приемлемые результаты только в случае небольшой концентрации заполнителя или относительной близости свойств заполнителя и скрепляющей фазы. Качественная же зависимость «свойства» композита от объёмной концентрации заполнителя в действительности имеет вид кривой, приведенной на рис.6.

Теория «эффективной среды» достаточно хорошо объясняет ход кривой изменения свойства композитов в зонах «А» и «В», но не позволяет по-

лучить пороговый характер изменения в зоне «Б». При объёмных концентрациях близких к критическим, где аппроксимация эффективной среды не работает, получить точные результаты аналитическими методами практически невозможно.

Рис.6. Качественная зависимость «свойства» композита от объёмной концентрации заполнителя

Изменение свойств композитного материала в зоне «Б» объясняет теория «перколяции» (percolation).

Используя результаты теории «эффективной среды» и накладывая на них выводы теории «перколяции» было получено выражение, позволяющее найти требуемую объёмную концентрацию заполнителя для получения бетона с заданной прочностью по выражению:

^кон

прочностью по выражению:

2R6 ■ Сн +R3 + ■ Кон ■ R3 + Я? -4*3)■ 2(Rg +R3)

2 Я?б ■ VKK0H +R3~ (4 R6 • VKK0H ■ R3 + R23 - 4 R3) 2 (R6+R3)

^кон ^ VK0H

(3)

^KOH > Цсон

где Яе - требуемая прочность бетона; Я3 - прочность заполнителя; Укон - объемная концентрация заполнителя; УкКОн - критическая объемная концентрация.

Таким образом, для расчёта рецептуры бетонной смеси по выражению (3) имеются все необходимые данные, кроме значения критической концентрации Укон. Для ее нахождения можно принять, что заполнитель бетона является проводником, а связующая матрица (цементный камень) - диэлектриком, а определение Уккон состоит в расчете сопротивления гипотетического образца в зависимости от объемной концентрации проводящей фазы и поиске такого ее значения, при котором происходит резкое падение сопротивления (в соответствии с рис.6).

Заменим модель образца бетона, полученную при моделировании его структуры электрической моделью. Для этого представим промежутки меж-

ду проводящими элементами (сферами) в виде активных проводимостей. Если определить значения этих проводимостей, то, воспользовавшись, например, методом узловых потенциалов, можно определить искомые потенциалы.

Для определения проводимости между двумя сферическими включениями можно воспользоваться моделью «противопоставлений», предложенной Рейнольдсем и Хью, суть которой заключается в противопоставлении отдельно выбранной частице системы остальных частиц, т.е. вычисление проводимостей между включениями производить в предположении, что каждую частицу «к» можно рассматривать как находящуюся в однородной среде и находить проводимость между ней и «к+1» частицей. Для расчета проводимости между сферами, помещенными в однородную среду, была использована диполярная (бисферическая) система координат. Область изменения координат в диполярной системе определяется как 0 < < я; -ос < г| < +оо; 0 < (р < 2л , а практическое их значение связано с тем, что поверхности r| = const представляют собой сферы, окружающие либо заданную точку Ма, либо заданную точку Мв (рис.7).

Проводимость между двумя сферическими включениями в однородной эффективной среде может быть записана как

G = 2Gq f -2*Ga

где G - удельная проводимость материала матрицы; dS(f) - элемент поверхности сферического включения; /(<f)- длина дуги от поверхности одной сферы до другой; ср- координата в диполярной системе координат.

Раскрывая значения подинтегральных функций через геометрические построения (рис. 7), можно записать:

a J

sin ^

1 +

2D

D2+R%-R

cos ij к - а

sin 2 U

aRB cos ^

2D cosf Jr| +Rl - R^]

-^-'-

02+rI-R|

-arctg

(4)

sin ^

o^ i , Ra sin \ . Rr sin £

24 - arctg —=-1 + arcfg —s--

a a

Поскольку интеграл (4) не имеет аналитического решения была написана программа «CritConc» для нахождения значений критических концентраций теории «перколяции» на языке Borland Delphi 6.0 в среде Windows 9х/2000/ХР, блок-алгоритм которой представлен на рис.8. В результате реализации программы расчета обобщенной электрической проводимости композитного материала «CritConc» на компьютере получены концентрационные зависимости «кажущейся проводимости» материала. Можно получить различные электрофизические характеристики композитного материала, такие как зависимость сопротивления от объемной концентрации заполнителя Vkoh (суммы объемов всех упакованных сфер относительно единичного объема гипотетического образца материала), удельной проводимости матрицы композитного материала, различных случайных структур композита. Очевидно, что значение УкКОн зависит от конкретной реализации упаковки и будет варьироваться в некоторых пределах.

На рис.9 представлена одна из, полученных при моделировании, зависимостей «кажущегося» сопротивления бетона от объемной концентрации заполнителя вида R = f(VK0H) Для реализации программы «CritConc». В данном случае критическая объёмная концентрация составила 0,301.

Используя данные об объемных критических концентрациях, полученных в ходе расчетов на компьютере с помощью разработанной программы «CritConc», была выявлена зависимость значений критических концентраций от гранулометрического состава (рис.10).

Аппроксимация модельной кривой на рис.10 позволила получить выражение связывающее критическую объемную концентрацию и геометрические характеристики заполнителя бетонной смеси для каждого диапазона:

VL = 0.627 .е"50'744* +0,159.

Полученные результаты позволяют рассчитывать уставки для дозаторов заполнителей бетонной смеси на основе выражения (3), причем для каждого диапазона гранулометрического состава заполнителя по приведенному выше выражению определяется значение критической концентрации, которое подставляется в (3).

Рис.8. Блок-схема программы «СгпСопс»

Критическая объёмная концентрация 0.301

\

N

Укон

Рис.9. Зависимость кажущегося сопротивления от Укон

21

Радиусы сфер (Р>

Рис.10. Зависимость критической объёмной концентрации от гранулометрического состава заполнителя На рис. 11 приведены зависимости предела прочности при сжатии бетона от объемной концентрации заполнителя, полученные по результатам моделирования для трех различных итераций разработанной модели программы. Причем итерации 1 и 3 осуществлялись для заполнителя с одинаковыми прочностными свойствами, а итерация 2 для заполнителя с прочностью отличающейся от предыдущих.

-»- Итерация -1 -»- Итерация - 2 Итерация - 3

Рис. 11 Зависимости предела прочности при сжатии бетонов от объемной концентрации заполнителя

Как видно при малой объемной концентрации предел прочности при различных итерациях практически одинаковый, и равен прочности чистого цементного камня. По мере увеличения количества заполнителя происходит

резкое увеличение прочности из-за образования опорного скелета композиционного материала, а в момент достижения объемной концентрации критического значения прочность бетона достигаем своего максимума, возможного при данных прочностных характеристиках заполнителя. Дальнейшее увеличение объемной концентрации заполнителя приводит к резкому падению прочности.

Таким образом, для получения максимальной прочности (возможной при данном заполнителе) необходимо стремиться к тому, чтобы объемная концентрация заполнителя была близка к критической объемной концентрации, но никогда не превышала ее. По этой причине все реальные объемные концентрации заполнителя могут находиться только в докритических областях.

Однако, сам вид концентрационных зависимостей прочности бетона, приведенный на рис 11 показывает, что даже небольшая неточность в объемной концентрации заполнителя может привести к резкому падению прочности готового изделия, а в некоторых случаях (когда объемная концентрация заполнителя будет находиться в «закритической» области) к получению абсолютно негодных материалов.

Поэтому необходимо предъявить более высокие требования к точности процесса дозирования компонентов бетона, поскольку ясно, что неточности в обеспечении требуемой объемной концентрации заполнителя, вызванные погрешностями дозирования, могут свести на нет удачный подбор состава.

На рис.12, приведены экспериментальная (кривая 1) и модельная (кривая 2) среднестатистические концентрационные зависимости прочности бетонов в докритической области при использовании заполнителя с гранулометрическим составом 0,03...0,175.

Рис.12. Зависимость прочности бетона от объемной концентрации заполнителя: 1 - экспериментальная; 2 - модельная

Из рис.12 видно, что экспериментальная и модельная кривые имеют хорошее совпадение в докритической области. Расчеты показали, что расхождение экспериментальных и модельных зависимостей не превышает 9...11%.

Третья глава посвящена анализу технологических схем производства строительных смесей, техническим средствам дозирования компонентов, результаты которого позволяют выявить их потенциальные возможности в части использования в структуре непрерывно- перидического дозирования и перевода в режим автоматического управления. Сформулированы основные задачи технологического и технического совершенствования процессов производства строительных смесей при внедрении методов и средств автоматизации дозирования.

Независимо от особенностей технологической применимости дозаторов все они, рассматриваемые как системы измерения массы дозируемого материала, используются в двух основных технологических схемах: периодического и непрерывного дозирования.

Классическая схема периодического дозирования не может в принципе обеспечить высокие качественные показатели дозирования компонентов. Необходимы новые технические и структурные решения, новые принципы управления, позволяющие изменить технологический процесс многокомпонентного периодического дозирования.

Использование в циклических схемах дозирования дозаторов непрерывного действия выделяет их в подкласс - непрерывно- периодических, придавая совершенно новые свойства и, в первую очередь, позволяя организовать поступление материала в смесительную установку с предварительным его перемешиванием. Сокращается тем самым время технологического цикла приготовления порции готовой смеси, улучшается ее качество, увеличивается коэффициент наполнения смесителя и существенно сокращаются производственные объемы дозировочного оборудования. Потенциальные возможности таких структур дозирования много выше традиционных перидических с использованием бункерных весоизмерительных устройств, т.к. это позволяет прикладывать различные корректирующие воздействия в процесс набора заданной дозы, увеличивая тем самым адаптацию структуры к меняющимся внешним возмущениям.

К настоящему времени решены в основном локальные задачи автоматизации дозаторов циклического действия, связанные с уменьшением погрешностей элементов весовой системы. Однако принятые технологические схемы циклического дозирования не позволяют проявить в полной мере потенциальные возможности циклической технологии приготовления бетонных смесей.

Современные установки и заводы по производству бетонных смесей демонстрируют высокий уровень автоматизации технологических процессов за счет использования наиболее совершенных средств микропроцессорной техники, систем сбора и преобразования информации. Повышенный интерес к системам циклического дозирования связан с ужесточением требований к

экономическим и эксплуатационным показателям производства бетонных смесей, внедрением новых технических разработок и средств вычислительной техники с принципиально новыми возможностями получения и оперативной обработки больших объемов информации.

Использование вычислительной техники выдвинуло новую концепцию построения систем автоматизации технологических процессов, максимально объединяя технологию, технических средств и алгоритмы управления высокой степени сложности, работающие в реальном масштабе времени,

Несмотря на существенные сдвиги в организации производства смесей, предварительную подготовку компонентов, условий их складирования и хранения, качество процесса дозирования с использованием дозаторов непрерывного действия остается зависимым от ряда факторов, важнейшие из которых - выбег ленты весового транспортера после остановки системы и ошибки измерений массы материала на ленте в процессе дозирования. Независимо от типа дозаторов необходимо решить основную задачу уменьшения их погрешности в процессе автоматического управления. Теоретическая база для синтеза и анализа циклических систем дозирования с использованием непрерывных дозаторов компонентов смесей отсутствует: не рассматривался механизм образования случайных погрешностей дозирования, оценивались лишь различные и многообразные факторы, приводящие к их возникновению. Точность дозирования оценивалась косвенно с помощью интегральных оценок, минимум значений которых служил критерием оптимизации.

На основании обзора материалов, посвященных вопросам непрерывного дозирования и проведенным исследованиям построена достаточно полная последовательность (континуум) структур дозаторов непрерывного действия в порядке возрастания сложности структурных схем и соответствующего улучшения их качественных характеристик. Механизм образования континуума опирается на закон необходимого разнообразия, который утверждает, что эффективное управление системой возможно только тогда, когда управляющее устройство обладает разнообразием структурных свойств того же порядка, что и управляемая часть. Необходима реализация дополнительных управлений, которые позволяют обосновать пути совершенствования систем управления непрерывным дозированием при использовании их в циклических технологиях. Совершенствование технологии дозирования идет по пути усложнения системы управления, увеличивая количество ее параметров, т. е. изменяя структуру управления.

Дозаторы с регулированием по расходу обладают рядом преимуществ перед дозаторами с регулированием по массе. Широкие возможности получения высокой точности и качества дозирования привели к тому, что дозаторы этого типа являются наиболее перспективными в настоящее время и уже получили большое распространение как в Российской Федерации, так и за рубежом. Однако полное использование потенциальных возможностей систем с управлением по расходу требует нового подхода, основанного на принципах науки об управлении - кибернетики и универсальности идей о континууме моделей.

Исходя из положения закона необходимого разнообразия, утверждающего, что улучшение качества функционирования системы возможно только за счет повышения сложности системы управления, был предложен принцип комбинированного управления расходом сыпучих материалов и показана возможность осуществления этого принципа на основе реализации условия Уп = К\42 ,где Уп - скорость ленты питателя; \/к - скорость ленты весового транспортера.

Динамическая ошибка САР возникает в основном из-за того, что масса материала, усредненная при измерении по длине ленты весового транспортера и используемая для управления, не соответствует ссыпаемой с транспортера массе материала в каждый данный момент переходного процесса. Динамическая ошибка будет уменьшаться, если управляющее воздействие, пропорциональное сигналу ошибки рассогласования, будет воздействовать не только на привод ленты транспортера, но и на питатель, изменяя одновременно скорость ленты весового транспортера и производительность питателя. Уменьшение величины возмущающего воздействия в процессе управления приведет и к уменьшению динамической ошибки.

Для практической реализации такой системы управления процессом дозирования необходимо вводить в контур привода ленты питателя регулятор, на который будет подаваться сигнал, пропорциональный управляющему воздействию и который будет таким образом управлять скоростью ленты питателя, чтобы изменение высоты слоя материала на ленте транспортера, происходило пропорционально сигналу рассогласования (рис.13).

Рис. 13. Функциональная схема дозатора с комбинированной САР

Улучшение точности рассматриваемых систем неосуществимо без знания закономерностей переходных процессов и особенностей их функциони-

рования в динамике, так как практика эксплуатации показывает, что динамическая погрешность дозирования, как правило, значительна по величине и составляет наиболее существенную часть суммарной ошибки.

Однако наличие в контуре регулирования дозаторов с управлением по расходу элемента умножения и звена с переменным запаздыванием не позволяет применить для ее расчета в общем виде разработанные методы теории автоматического регулирования. Поэтому в работе были поставлены следующие основные задачи исследования комбинированных систем управления расходом сыпучих материалов:

• определение закономерностей переходных процессов и особенностей их функционирования в динамике;

• минимизация динамической погрешности при реальном характере возмущающего воздействия;

• определение оптимальных конструктивных и настроечных параметров;

• разработка методики расчета и настройки системы.

В четвертой главе разрабатывается модель процесса непрерывно-циклического дозирования, отражающая механизм образования погрешностей, вызванных выбегом ленты весового транспортера и плотности материала.

Математическая модель технологического процесса дозирования представляет собой две параллельные ветви (рис.14). Первая из них соответствует реально существующей измерительной цепи дозатора в виде весового транспортера «жесткой» подвески, а вторая — технологической части, интегрирующей производительность питателя со сдвигом времени т попадания материала из питателя в сборную емкость или смеситель.

б)

Рис.14. Модельная схема образования погрешности дозирования: :а - функциональная; б -структурная

Структурная схема дозатора непрерывного действия учитывает следующие особенности процесса непрерывно- перидического дозирования.

В момент отключения дозатора, когда доза отмерена, за счет момента

инерции с ленты транспортера ссыпается некоторое добавочное количество материала.

В разомкнутых системах измерения расхода весовой транспортер включен в последовательную цепочку питатель - смесительная установка и его измерительные свойства могут быть оценены только в специфическом контексте выбранной технологии дозирования сыпучих материалов.

Для всех конструкций транспортеров входной величиной является производительность питателя 0.(0, выходной - сила тяжести или - момент силы тяжести массы материала Л/(<) относительно точки подвеса. Переходный процесс системы при импульсном возмущении представляется тремя участками (рис.15). Первый участок в интервале времени 0¿¡¿Т - «вход» возмущающего импульса на транспортер, второй участок находится в интервале времени Т < г < т - импульс перемещается по транспортеру, третий участок - в интервале времени Г + г>г>г - импульс «сходит» с транспортера.

При завершении сброса импульса, т.е. в момент времени Т + х система возвращается в исходное состояние, а площадь, ограниченная ломаной линией 1 на рис.15 определит массу, зафиксированную интегратором расхода и, как правило, не равную реальной массе материала, сошедшей за это время с ленты. В идеальном случае система не должна была бы реагировать на возмущающее воздействие до момента времени т, т.к. только последний интервал интегрирования фиксирует реальную массу материала, попадающую в смеситель.

Измеренное за время т среднее значение массы импульса, прошедшего через транспортер (кривая 1) и реально попавшее в смеситель (кривая 2), оказываются равны и результирующая погрешность измерений импульсного воздействия равна нулю.

Однако если импульс Д£? обладает бесконечной длиной, т.е. превращается в скачок (рис.16), то ошибка интегрирования 5 не равна нулю и будет зависеть от типа весового транспортера: для параллельного транспортера 8]с =0.5г2АГ'Д2, для транспортера с маятниковой подвеской 81с = 0.17Д(ЖТг3, для консольного транспортера д1с = О.ЗЗКг'ЛГ'Дб .

а.

Рис.15. Переходные процессы при импульсном возмущении весовых транспортеров:а-маятникового;б-параллельного;в-консольного

mi

6. оц,I

£cth<<r

■tm.

з.

Gfrmi

М/а

г-'

±

Г ш

і Ш

Celt/,7 v////,

Рис.16. Переходные процессы при скачкообразном возмущении весовых транспортеров: а-маятникового; б-параллельного; в-консольного

То есть, ошибка измерений не равна нулю при скачкообразных изменениях производительности питателя и является наименьшей у маятникового транспортера.

При действии на систему дозирования случайного возмущения средне-квадратическая ошибка интегрирования маятникового транспортера:

_„/.«-2-1*2 Рт + 14

Л = <тї

= 0,05/trV<r

/Гг2 + 6г/? + 12

Для измерительных систем дозаторов с параллельным и консольным типами транспортеров будем иметь:

/- _ г2 _ П 2^2 _Р* +9

П-

■■ 0,33к*т S

-- 0,12к*тг6'

/Згт2+6т/3 +12' (fir + 7.4)

Рг г2 + 6т/}+ 12

Для распределения Гаусса, наименьшую среднеквадратичную ошибку, а, следовательно, наибольшую точность, дает измерительная система с маятниковым транспортером

Измерения показывают, что время выбега весового транспортера лежит в пределах 0,2...0,6с и существенно влияет на величину погрешности дозирования. Влияние выбега весового транспортера на погрешность дозирования может быть скорректировано соответствующей настройкой задатчика массы дозы с учетом момента выключения дозатора. Время опережения выключения дозатора должно быть для каждой дозы индивидуальным, настроенным с учетом переменных характеристик потока материала и дозатора.

С увеличением плотности потока материала увеличивается время выбега.

Условием управления дозированием с учетом динамики поступления материала в виде изменяющегося расхода питателя является:

с3 =бф+к1смО,

где вд.Сф- заданная и фактически отдозированные массы материала; Л-! -коэффициент, учитывающий время выбега весового транспортера.

Для систематической погрешности дозирования:

8С =

— 1

(1 - к) • 100%

чезаа

Таким образом, систематическая погрешность дозирования зависит от отношения массы настройки к массе заданной дозы и поправочного коэффициента К системы. Чем ближе значение поправочного коэффициента системы к единице, тем меньше значение систематической погрешности.

В пятой главе приводятся результаты моделирования комбинированной системы дозирования с управлением по расходу с цель выявления вида изменения скорости ленты транспортера при скачкообразном характере изменения производительности питателя.

Моделирование дозатора с комбинированной системой управления осуществляется по обобщенной структурной схеме САР, показанной на рис.17. При этом моделируется сначала первый контур регулирования скорости ленты весового транспортера, а затем подключается и второй контур регулировании массы материала на ленте. Такой подход в итоге позволяет дать сравнительную оценку системы комбинированного управления с системой, где управление осуществляется только по скорости.

Рис. 17. Схема моделирования дозатора с пропорционально-интегральным

законом управления

Анализ характеристик переходных процессов показал, что на интервалах времени от 0 до т и от т до Т (где т- время прохождения передним фронтом скачка весового транспортера, а Г - время окончания переходного процесса), изменение скорости ленты весового транспортера носит параболический характер.

Это позволяет аппроксимировать закон изменения скорости ленты на интервале 0 < £ < т зависимостью вида:

v(t)=v0+вt2,

на интервале т < f < Т

с параметрами аппроксимации:

В_3(/-ХУЬ )л_уу-ут

т3 ' Г2 '

Сравнение динамических характеристик двух систем дозирования с регулированием по производительности без и с комбинированным управлением приведено на рис.18. Из анализа результатов следует, что уменьшение отклонения приведенной высоты материала на ленте весового транспортера, происходящее в результате действия второго контура обратной связи, при прочих равных условиях приводит к уменьшению отклонения текущего значения расхода (как усредненного, так и ссыпаемого с ленты). В итоге уменьшается динамическая ошибка дозирования.

В шестой главе разработана аналитическая методика расчета динамических процессов в автоматических весовых дозаторах с комбинированным управлением.

В результате экспериментальных исследований выявлено, что возмущения, действующие на комбинированную САР дозированием (рис.19) имеют ступенчатый вид с амплитудами, распределенными по нормальному закону. Поэтому исследование рассматриваемой САР производится при ступенчатом возмущении.

Динамика рассматриваемой САР описывается нелинейными дифференциальными уравнениями, не имеющими в общем виде решения. Поэтому при расчете динамики системы были введены допущения, обоснованные результатами экспериментов на ЭВМ. Целью теоретических исследований комбинированной САР является изучение поведения системы в динамике, отыскание оптимальных параметров с учетом нормального закона распределения амплитуд возмущающего воздействия, обеспечивающих минимизацию ошибок дозирования.

Возмущения, действующие на систему подобны скачкообразным изменениям высоты слоя материала на ленте весового транспортера.

Разобьем время переходного процесса на два интервала: от 0 до т, где т - время прохождения передним фронтом скачка весоизмерительного участка транспортера и от х до Т, где Т - время, при котором наступает установившийся режим после отработки системой возмущающего воздействия. На интервале от 0 до т изменение скорости ленты весового транспортера носит параболический характер, что позволяет аппроксимировать закон изменения ее скорости параболической зависимостью: К4(/')=К,Г +Л/'2, где А - параметр аппроксимации.

15 10 5

Рис. 18 Сравнение динамических характеристик двух систем дозирования с регулированием по производительности без и с комбинированным

управлением

Если высота слоя материала на ленте весового транспортера меняется скачком от Лок Д° к расчетная схема дозатора с ленточным питателем и комбинированной САР имеет вид, представленный на рис.19.

Рис. 19. Расчетная схема дозатора с комбинированной САР на интервале т < I < Т.

Время прохождения передним фронтом скачка весоизмерительного участка транспортера - т определяется из соотношения: V4

-^(0,0143воп -0,05887С1п)г4 + 1^(0,02143СОП -0,2117С1п)г3 -

/^(0,66716™ -0,2103961п)Х2+\/^ 0,06136361п /3--3/

/2(0,458256оп-0,1628861п)- 3

ккл

т +

к • к]

Аналитические зависимости т и Т позволяют сформулировать

условие минимума ошибки дозирования, то есть критерий оптимальности комбинированной САР.

За весь цикл отработки возмущения отклонение производительности дозатора, измеренное на конце ленты транспортера, от установленного значения меняет знак (отклонение расхода становится меньше, а затем больше установленного по заданию). Минимум ошибки дозирования может быть получен только при соблюдении равенства:

г Т

о о

Первый интеграл этого выражения определяет весовую ошибку дозирования, то есть то суммарное количество материала, которое было недосыпано в течение времени т, а второй оценивает весовую ошибку, на отрезке т < £ < Т, но с обратным знаком.

Ошибка дозирования за весь цикл отработки скачкообразного возмущения, определяется из выражения:

^•^•гГ/К' ,2„ з„ \/„ . гл . /Й 1.

Н-""'"1'^ -О-^т-^.Т) (5)

где ряд параметров, зависит от величины возмущения Gltl. Поэтому в невозможно полностью скомпенсировать ошибку дозирования согласно условию

F(Gllk,k1) = Q.

Возмущающее воздействие Cin носит ступенчатый характер изменения с плотностью вероятности распределения амплитуд скачков f(Glyi), по нормальному закону. Величина, характеризующая динамическую точность системы, будет определяться как сумма произведений модуля ошибки дозирования F(Gm,k,ki), которая является функцией массы материала на ленте, и плотности вероятности этой же величины f(Cin). Таким образом, функционал оптимальности системы можно записать в виде:

Ф{к,к1} = j \F(GlTtlk,k1)\-f(Gln) ■ dGln - nun (6)

Gas я

Функционал связан с погрешностью дозирования, минимум которой определяется значениями коэффициентов Л-тт из условий:

дФ^к.к,) Г (7)

дкг J

Поскольку плотность вероятности подчиняется закону близкому

к нормальному, то:

1 _(Сгп-е»п)г

гдею^Т^-среднеквадратическое отклонение и математическое ожидание f»liv Раскрывая (6), получим:

Sff-Bff

&К lr,v Г Г 1 (Sm-g^^iT

-^y ^O-V^T-VaiT) ^ j -dGK min (8)

В этом уравнении параметры Т, т, Ц, Т^,, функционально зависимы от переменной интегрирования - возмущения Gln, поэтому отсутствует его решение в общем виде. Необходимо использовать ЭВМ для расчета рассмотренного функционала.

В седьмой главе разработаны методика исследований и программа расчета комбинированной САР на ЭВМ.

Выбор алгоритма решения и составление программы для расчета, комбинированной САР на ЭВМ исходит из смыслового содержания функционала оптимальности системы (8) .

Блок-схема алгоритма решения задачи представлена на рис. 20.

Рис. 20. Блок-схема алгоритма расчета функционала оптимальности

Сравнительный анализ результатов расчет комбинированной САР на ЭВМ с результатами экспериментальных исследований (рис. 21) показал, что

динамические характеристики системы (Vk(t), M(t), AQccbln(t)), в обоих случаях практически совпадают. Это позволяет сделать вывод о адекватности аналитических зависимостей, описывающих динамические процессы в комбинированной САР.

V

Рис.21. Переходные характеристики комбинированной САР:

моделирование на компьютере (сплошная линия); аналитический расчет

(пунктирная линия).

По результатам расчета построены кривые р(Єц-|)> и

|К®1пМ®1п) (рис.22). Сумма величин |р(С1П)|/'(б-|[-|) в диапазоне 6ц-|=Є0п ±3а, характеризует площадь, ограниченную кривой |р(0-| п ^(С-ц-]) и дает возможность судить о величине функционала:

Gg+За

®(Gin.ff.ffi)= í|F(GinKGin>dGin ^min.

Gq-Зст

Рис.22. Зависимость F(G)n), f(Gln), |F(Gln)| f(Gln).

На рис.23, показан график зависимости сумм величин ^(Сц-^^п) в диапазоне 61П=6оп ±5<т от коэффициента К] при постоянстве значения коэффициента К. Из графика видно, что минимум ошибки дозирования, характеризуемой суммой величин достигается при К] =11.

Выбор оптимального значения коэффициентов К и К] с использованием введенного функционала осуществляется из условия (7).

Графическое нахождение частной производной (7) сводится к поиску минимума площади, ограниченной соответствующей кривой ^(Сц-^^чп) и характеризуемой суммой величин ^((З-т^&т) в диапазоне вц^воп ±Зо

при различных значениях К и К].(рис.23)

Соединяя точки минимумов ПО К/ , получим кривую (рис. 24), минимум которой является минимумом площади, ограниченной кривой ^(Сцч^^п) как по К1, так и по К. Коэффициенты К и К] при которых получился этот минимум являются оптимальными.

По зависимостям (рис.25) определяются оптимальные значения настроечных параметров системы К и К/ для любого значения производительности дозатора.

М-/(с,)

и и К •» [се«/м]

Рис. 23. Зависимость функционала оптимальности от К,.

[секУи| ом [Унт

Рис. 24. Зависимость функционала оптимальности от К и К1.

Рис. 25. Зависимость оптимальных значений К и К1 от производительности дозатора.

В восьмой главе даны результаты исследований САР дозаторов большой производительности

Целью экспериментальных исследований дозаторов с комбинированной САР является проверка предложенной методики расчета на натурных образцах дозаторов, а также ее применение при разработке и настройке автоматических весовых дозаторов непрерывного действия. Была разработана типовая САР дозатора, позволяющая, получить минимум ошибки дозирования при равномерном регулировании расхода.

Блок - схема такой системы дана на рис.26.

Рис.26. Блок - схема САР по расходу

Стендовые испытания замкнутой САР проводились при воздействии возмущений, как в виде изменения нагрузки на привод, так и в виде изменения положения движка потенциометра элемента умножения, которое определяется силой тяжести массы на ленте весового транспортера.

Испытания опытного образца дозатора с производительностью до 200 т/час проводились автором в лаборатории бетонных работ ЗАО «Союз-Лес».

.Автоматический дозатор непрерывного действия имеет помимо ленточного весового транспортера, ленточный питатель и систему автоматического регулирования расхода с управляющим воздействием на скорость ленты весового транспортера. Причем конструктивные параметры двух ленточных транспортеров дозатора (весового транспортера и питателя) одинаковы.

Результаты экспериментальных исследований опытного образца дозатора с комбинированной САР подтвердили возможность использования в инженерной практике предложенной методики расчета оптимальных значений его коэффициентов передачи.

Динамические ошибки дозирования при близком к ступенчатому изменению высоты слоя материала на ленте весового транспортера при заданных значениях К и К! с точностью до 15% совпадают со значениями, полученными в результате расчета.

Результаты испытания опытного образца дозаторов с САР по расходу и с комбинированной САР показали, что динамическая ошибка дозирования при комбинированной САР в среднем на 20% меньше по сравнению с динамической ошибкой дозирования при САР по расходу.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Даны принципы формирования и разработки автоматизированной технологии производства бетонной смеси, объединяющей процессы подбора рецепта смеси и смешанной схемы непрерывно-периодического дозирования как единого технологического комплекса системы автоматического управления

2. Теоретически обоснована, синтезирована и практически реализована автоматизированная система управления технологическим процессом непрерывно-периодического дозирования сыпучих компонентов бетонной смеси с учетом критической объемной концентрации заполнителя в рамках теорий «перколяции» и «эффективной среды», которая обеспечивает получение бетона с заранее заданными свойствами.

3. На основе разработанной вероятностно - геометрической концепции формирования структур композиционных материалов, получена математическая модель структуры бетона.

4. На основе модели структуры синтезирован моделирующий алгоритм и компьютерная программа «1РАК», позволяющие получать структуру бетона с объемной концентрацией заполнителя до 0,3...0,4, и имитировать процесс уплотнения бетонной смеси, что выгодно отличает разработанный алгоритм от ранее известных.

5. Разработана математическая модель связи прочности бетона с объёмной концентрацией заполнителя в приближении теорий «перколяции» и «эффективной среды» и получено выражение позволяющее рассчитывать объёмную концентрацию заполнителя для получения бетона с заданными свойствами.

6. Разработана математическая модель для определения «критических концентраций» «континуальных» задач теории «перколяции» с применением диполярной системы координат и метода «противопоставлений».

7. Сопоставление результатов моделирования и экспериментальных данных прочности бетона показало, что различия между ними составляет не более 9 ...11%, что позволило сделать вывод о практической адекватности разработанной модели реальному бетону.

8. Построена и исследована достаточно полная последовательность моделей дозаторов непрерывного действия в порядке возрастания сложности их структурных схем, и соответствующего повышения точности в соответст-

вии с положением закона необходимого разнообразия, утверждающего, что улучшение качества функционирования системы возможно только за счет повышения сложности системы управления. Это позволило определить направление развития систем непрерывного дозирования и предложить новый принцип комбинированного управления расходом сыпучих материалов.

9. Разработана аналитическая методика расчета дозаторов непрерывного действия с комбинированным управлением. Для осуществления равенства нулю ошибки дозирования необходимо, чтобы величины коэффициентов передачи системы по связанным каналам управления К и Ki были функционально связаны с изменением массы материала на ленте весового транспортера.

10. Для определения значений настроечных параметров комбинированной САР предложен функционал, учитывающий статистические свойства возмущающего воздействия; минимум функционала определяет оптимальные значения настроечных параметров системы.

11. Разработаны методика и программа расчета комбинированной САР на ЭВМ с целью выбора оптимальных значений настроечных параметров системы. Результаты расчета системы на ЭВМ подтвердили справедливость предложенной аналитической методики расчета оптимальных значений коэффициентов передачи САР.

12. Так как величины оптимальных значений коэффициентов усиления системы Копт и Юопт пропорциональны заданной производительности дозатора, то необходимо обеспечить в системе широкий диапазон изменения этих коэффициентов.

13. Проведены испытания предложенного принципа управления на натурных образцах дозаторов непрерывного действия, которые показали эффективность предложенного метода дозирования, имеющего широкий диапазон регулирования производительности.

14. Результаты испытания опытного образца дозаторов с САР по расходу и с комбинированной САР показали, что ее динамическая ошибка в среднем на 20% меньше по сравнению с динамической ошибкой дозирования в САР по расходу.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих

работах:

Монографии:

1. Бокарев Е.И. Автоматизированные технологии в приготовлении бетонной смеси / А.В. Илюхин, В.И. Марсов, Ю.Э. Васильев, Е.И. Бокарев //- М.: МАДИ. 2012. -120 с.

Публикации в рецензируемых журналах из списка ВАК:

2. Бокарев Е.И. Дозаторы-интеграторы расхода компонентов строительных смесей //Механизация строительства. -М.: №4, 2004, с.28-31.

3. Бокарев Е.И. Измерительные свойства весовых транспортеров дозаторов непрерывного действия при случайном входном сигнале. //Механизация строительства. -М.: №5,2004, с.16-20.

4. Бокарев Е.И. Принципы связного дозирования компонентов бетонной смеси / Ю.Э.Васильев, О.О.Иваев, Е.И.Бокарев, В.Л.Шляфер // Приволжский научный журнал. Н.Новгород. 2011. № 5. - С. 25-26.

5. Бокарев Е.И. Связное циклическое дозирование компонентов при ограничениях на результирующую массу смеси / Ю. Э. Васильев, О. О. Иваев, Е. И. Бокарев, В. JI. Шляфер // Приволжский научный журнал. Н.Новгород.2011. №5.-С. 31-35.

6. Бокарев Е.И. Компьютерное моделирование заполнения кубического объема композитного материала телами неизометрической формы / Илюхин

A.B., О. О. Иваев, Е. И. Бокарев, // Приволжский научный журнал. Н.Новгород.2012. № 9. - С. 37-39

7. Бокарев Е.И. Принципы формирования многоуровневых систем связного дозирования / Ю.Э.Васильев, Е.И.Бокарев // журнал «Строительные материалы». М..2012. № 3. - С. 38-40.

8. Бокарев Е.И. Динамические свойства дозаторов непрерывного действия с управлением по расходу. / Бокарев Е.И.,Асгариан Али.// Журнал. « Механизация строительства», -М.: вып. 8 , 2010, С.76-77

9. Бокарев Е.И. Формирование структуры непрерывно-периодических схем дозирования / Минцаев М.Ш..,Марсов В.И.,.Бокарев Е.И.//Вестник МАДИ. Вып. 1.2010,-С. 109-114

10. Бокарев Е.И. Особенности построения математической модели структуры композиций с элементами сферической формы / Илюхин А.В.,..,Марсов

B.И.,. Бокарев Е.И. // Вестник МАДИ. Вып2..2012,- С. 123-125

11. Бокарев Е.И. Связное дозирование компонентов бетонной смеси / Либен-ко A.B.,Илюхин A.B..,. Бокарев Е.И. // Вестник МАДИ. Вып. 1..2012,- С. 112114

12. Бокарев Е.И. Системы автоматического непрерывно-переодического дозирования / P.A. Гематудинов, Е. И. Бокарев, М.Ю. Абдулханова // Журнал. «Механизация строительства»- 2010.- №1. - С. 17-19

13. Бокарев Е.И. Сравнительная оценка весовых транспортеров дозаторов непрерывного действия / Марсов В.И., Бокарев Е.И., Тихонов А.Ф..// Журнал «Механизация строительства», -М.: вып. 2 , 2010, С.13-16

14. Бокарев Е.И. Оценка динамических свойств дозаторов непрерывного действия с управлением по производительности / Марсов В.И., Бокарев Е.И...// Журнал «Механизация строительства», -М.: вып. 11, 2010, С.24-27

15. Бокарев Е.И. Алгоритм математического моделирования структурно-геометрических характеристик бетона для управления процессом дозирования его компонентов / Илюхин А.В.,Шухин В.В. Бокарев Е.И...// Журнал «Механизация строительства», -М.: вып. 11 , 2010, С.27-30

16. Бокарев Е.И. Дозирование компонентов бетонной смеси на основе математического моделирования структурно-геометрических характеристик бетона / Илюхин A.B.,Романов К.В. Бокарев Е.И...// Журнал «Механизация строительства», -М.: вып. 7 ,2010, С.27-30

17. Бокарев Е.И. Оптимизация состава сырьевых смесей / Марсов В.И.., Бокарев Е.И...// Журнал «Механизация строительства», -М.: вып.4 , 2011,

С.27-30

18. Бокарев Е.И. Использование дозаторов в технологических линиях периодического приготовления строительных смесей / Тихонов А.Ф.,Шухин В.В., Бокарев Е.И...// Журнал «Механизация строительства», -М.: вып.9 ,

2011, С.14-16

19. Бокарев Е.И. Дозирующие системы непрерывнлого действия нового поколения / Марсов В.И.,Тихонов А.Ф., Бокарев Е.И...// Журнал «Механизация строительства», -М.: вып.З ,2012, С.27-30

20. Бокарев Е.И. Возможности и перспективы компьютерного моделирования строительных композитных материалов / Марсов В.И., Бокарев Е.И., Воробьев В.А., Васильев Ю.Э.// Журнал «Промышленное и гражданское строительство», -М.: вып. 3 , 2012, С.63-64

21. Бокарев Е.И. Оптимизация динамических процессов комбинированной системы дозирования / Васильев Ю.Э., Марсов В.И.,Гиляровский Т.В.., Бокарев Е.И...// Журнал «Строительные материалы», -М.: вып.8 , 2012, С.40-43.

22. Бокарев Е.И. Дозаторы непрерывного действия с компенсацией возмущений входного потока материала / Васильев Ю.Э.,Марсов В.И.,Гиляровский Т.В.., Бокарев Е.И...// Журнал ««Строительные материалы»», -М.: вып.9 ,

2012, С.47-50.

23. Бокарев Е.И. Компьюторное моделирование минерального состава серо-асфальтобетонной смеси / Васильев Ю.Э.,Илюхин А.В.,Колбасин A.M., Бокарев Е.И...// Журнал «Промышленное и гражданское строительство», -М.: вып. 8 , 2012, С.60-61, -М.: вып.9 , 2012, С.47-50.

24. Бокарев Е.И. Комплексные системы автоматизированного управлении непрерывным процессом возведения промышленных сооружений / Зайцев Д.А., Тихонов А.Ф.,. Бокарев Е.И. // Журнал «Механизация строительства», -М.: вып.4 , 2012, С.26-29.

25. Бокарев Е.И. Формирование оптимальной структуры асфальтобетонной смеси с пуассоновским распределением частиц / Васильев Ю.Э.,Илюхин A.B., Колбасин A.M., Бокарев Е.И...// Журнал «Строительные материалы», -М.: вып.9 , 2012, С.47-50.

26. Бокарев Е.И. Основы связного многокомпонентного дозирования / Ли-бенко A.B., Тихонов А.Ф., Бокарев Е.И...// «Механизация строительства», -М.: вып.10 , 2012, С.40-41.

Публикации в других изданиях:

27. Бокарев Е.И. Определение режимов дозирования при непрерывно-циклической подаче компонентов асфальтобетонных смесей / В.И. Абдулха-нова, Е.И. Бокарев, В.В. Ходыкин // Электронные системы управления на транспорте и строительстве. Сб. науч. тр. - М. МАДИ. 2003, с. 39-43

28. Бокарев Е.И Выбор закона управления для дозаторов расхода сыпучих материалов / В.И. Абдулханова, Е.И. Бокарев. // Моделирование и оптимизация в управлении. Сб. науч. тр. - М. МАДИ. 2004, с. 82-86.

29. Бокарев Е.И. Оценка систематической погрешности дозаторов непрерывного действия /Е.И. Бокарев, В.Ш.Мдивани// Электронные системы управленій на транспорте и строительстве. Сб. науч. тр. - М. МАДИ. 2003, с. 18-21

30. Бокарев Е.И. Разработка системы дозирования с учетом влажности заполнителей / А.А.Кальгин, Е.И.Бокарев, В.Ш.Мдивани // Электронные системы управления на транспорте и строительстве. Сб. науч. тр. - М. МАДИ. 2003, с. 59-62.

31. Бокарев Е.И. Моделирование дозаторов-интеграторов расхода компонентов строительных смесей. / Е.И.Бокарев, Я.В.Захаров // Подъемно-транспортные строительные, путевые машины и РТК: Тезисы докладов 8-й межвузовской научно-технической конференции. -М. 2004, с.38-39.

32. Бокарев Е.И. Оценка влияния случайного входного воздействия на точность дозирования при непрерывном транспортировании сыпучих материалов / Е.И.Бокарев, Я.В.Захаров.// Подъемно-транспортные строительные, путевые машины и РТК: Тезисы докладов 8-й межвузовской научно-технической конференции. -М. 2004, с.24-26.

33. Бокарев Е.И Исследование дозаторов с маятниковой подвеской весового транспортера / Абдулханова М.Ю., Романов К.С., Бокарев Е.И// Строительный вестник российской инженерной академии. Тр.секции «Строительство» РИА. - М.: РИА, вып. 11,2010 г. С.253-255

34. Бокарев Е.И. Оптимизация непрерывных систем дозирования сыпучих материалов / Романов К.С., Бокарев Е.И. // Строительный вестник российской инженерной академии. Тр.секции «Строительство» РИА. - М.: РИА, вып. 11, 2010 г. С.250-252

35. Бокарев Е.И. Автоматизированное управление дозированием и укладкой бетонной смеси / Романов К.С., Бокарев Е.И. // Подъемно-транспортные, строительные, путевые машины и РТК. Материалы 16-ой международной межвузовской научно-технической конференции - Москва: МГТУ им.Баумана, 2010 - 137с.

36. Бокарев Е.И. Математическое моделирование структуры бетона для исследования свойств бетонных конструкций. / Тихоненкова Т.Г., Бокарев Е.И. // Подъемно-транспортные, строительные, путевые машины и РТК. Материалы 13-ой международной межвузовской научно-технической конференции : М. МАДИ, 2009 - 243-146 с

37. Бокарев Е.И. Автоматические дозаторы непрерывно-периодического действия. / Романов К.С., Бокарев Е.И.,Марсов В.И.// Сб. науч. тр.- М.: МГАК-ХиС, 2010, с. 61-66

38. Бокарев Е.И.,Динамические режимы дозаторов с маятниковой подвеской весового транспортера / Романов К.С.,Бокарев Е.И.// Сб. науч. тр.— М.: МГАКХиС , 2010, с. 115-122

39. Бокарев Е.И., // Оптимизация непрерывных систем дозирования сыпучих материалов. / Романов К.С., Бокарев Е.И // Сб. науч. тр.- М.: МГАКХиС , 2010, с. 122-127

40. Бокарев Е.И. Автоматизированные технологии в приготовлении бетонной смеси / A.B. Илюхин, В.И. Марсов, Ю.Э. Васильев, Бокарев Е.И. // Сборник научных трудов кафедры АСУ - М.: МАДИ. 2012.-120 с.

41. Бокарев Е.И. Управление дозированием компонентов бетонной смеси с использованием моделирования структурно геометрических характеристик бетона / Ю.Э.Васильев, О.О.Иваев, Е. И. Бокарев // Сборник научных трудов кафедры АСУ. - М.: Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет. 2011. - С. 35-36.

42. Бокарев Е.И., Принципы связного многокомпонентного дозирования / О.О.Иваев., В. В. Каменев, Е. И. Бокарев // Сборник научных трудов кафедры АСУ. - М.: Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет. 2011. - С.10 -11.

43. Бокарев Е.И. Связное циклическое дозирование компонентов при ограничениях на допустимые погрешности / О.О.Иваев, Е. И. Бокарев // Сборник научных трудов кафедры АСУ. - М.: Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет. 2011. - С. 12 - 13.

44. Бокарев Е.И., Выбор оптимальной последовательности связного дозирования компонентов цементобетонной смеси / Шляфер B.JL, В. В. Каменев,

Е. И. Бокарев // Сборник научных трудов кафедры АСУ. - М.: Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет. 2011. С. 15-16.

45. Бокарев Е.И.Дозирование компонентов бетонной смеси с учетом структурно-геометрических характеристик бетона / Ю.Э.Васильев, Бокарев Е.И., О.О.Иваев // Сборник научных трудов кафедры АСУ. - М.: Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет. 2012.

46. Бокарев Е.И.Сравнительная оценка связного и не связного дозирования / Бокарев Е.И., Васильев Ю.Э.,Шляфер B.JI. // Сборник научных трудов кафедры АСУ. - М.: Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет. 2012.

47. Бокарев Е.И. Оптимизация последовательности связного дозирования компонентов цементобетонной смеси / Ю.Э.Васильев, Е.И.Бокарев // Сборник научных трудов кафедры АСУ. - М.: Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет. 2011. 194-199 с..

48. Бокарев Е.И. Особенности управления качеством строительных материалов / Ю. Э. Васильев, В. В. Каменев, Бокарев Е.И.// Управление качества образования, продукции и окружающей среды. Всероссийская научно-практическая конференция. - Бийск: Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова. 2010. - С. 168 - 171.

49. Бокарев Е.И. Определение режимов дозирования при непрерывно-циклической подаче компонентов асфальтобетонных смесей / В.И. Абдулха-нова, Е.И. Бокарев, В.Д.Мдивани // Электронные системы управления на транспорте и строительстве. Сб. науч. тр. - М. МАДИ. 2003, с. 39-43

50. Бокарев Е.И. Оценка систематической погрешности дозаторов непрерывного действия / Е.И. Бокарев, В.Д.Мдивани // Электронные системы управления на транспорте и строительстве. Сб. науч. тр. - М. МАДИ. 2003, с. 18-21

51. Бокарев Е.И. Разработка системы дозирования с учетом влажности заполнителей /А.А.Кальгин, Е.И.Бокарев, В.Д.Мдивани // Электронные системы управления на транспорте и строительстве. Сб. науч. тр. - М. МАДИ. 2003, с. 59-62.

52. Бокарев Е.И. Дозаторы -интеграторы расхода непрерывного действия / Бокарев Е.И..Золотарев Е.И.,.Абдулханова М.Ю.// Подъемно-транспортные, строительные, путевые машины и РТК. Материалы 16-ой международной межвузовской научно-технической конференции - Москва : МГТУ им.Баумана, 2010- 137с.

53. Бокарев Е.И. Автоматизированное управление дозированием и укладкой бетонной. Подъемно-транспортные, строительные, путевые машины и РТК. Материалы 16-ой международной межвузовской научно-технической конференции - Москва : МГТУ им.Баумана, 2010 - 137с.

54. Бокарев Е.И.Оценка свойств питателей дозаторов непрерывного действия. / Золотарев С.Ю., Бокарев Е.И., Марсов В.И..// Сборник научных трудов кафедры АСУ. - М.: Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет. 2009. С. 19 -24.

55. Бокарев Е.И. Программа моделирования структурно-геометрических характеристик бетона для управления процессом многокомпонентного дозирования. / Илюхин A.B.,Марсов В.И.., Бокарев Е.И. // Строительный вестник российской инженерной академии. Тр.секции «Строительство» РИА. - М.: РИА, вып. 11,2010г. С.259-264.

56. Бокарев Е.И. Оптимальное управление пневмоситемой с камерным питателем. / Воробьев В.А., Н.Рыжкова Н.В. Бокарев Е.И.// Строительный вестник российской инженерной академии. Тр.секции «Строительство» РИА. -М.: РИА, вып. 11,2009 г. С.265-267.

56. Бокарев Е.И. Оптимизация автоматических"систем управления дозированием сыпучих материалов. / Воробьев В.А., Ковалев Р.В., Бокарев Е.И. // Строительный вестник российской инженерной академии. Тр. секции «Строительство» РИА. - М.: РИА, вып. 11,2009 г. С.267-269.

57. Бокарев Е.И. Особенности формирования многоуровневых систем управления дозированием. / Воробьев В.А., Илюхин A.B., Бокарев Е.И.// Строительный вестник российской инженерной академии. Тр.секции «Строительство» РИА. - М.: РИА, вып. 11, 2009 г. С.265-267.

58. Бокарев Е.И,. Перспективы развития дозирующих ситсем непрерывного действия / Е.И,.Марсова, Е. И. Бокарев, А.А.Кальгин //Принципы построения и особенности использования систем автоматизации в промышленности и строительстве. Сб. науч. тр. - М. МГАКХиС. 2010, с. 22-30.

59. Бокарев Е.И,. Автоматические дозаторы непрерывно-периодического действия / В.И,.Марсов, Е. И. Бокарев, А.В.Илюхин// Принципы построения и особенности использования систем автоматизации в промышленности и строительстве. Сб. науч. тр. - М. МГАКХиС. 2010, с. 61-67.

60. Бокарев Е.И,. Динамические режимы дозаторов с маятниковой подвеской весового транспортера / А.В.Либенко, Е. И. Бокарев, К.С.Романов// Принципы построения и особенности использования систем автоматизации в про-

мышленности и строительстве. Сб. науч. тр. - М. МГАКХиС. 2010, с. 115122.

61. Бокарев Е.И. Оптимизация непрерывных систем дозирования сыпучих материалов / К.С.Романов, Е. И. Бокарев, Е.И.Золотарев// Принципы построения и особенности использования систем автоматизации в промышленности и строительстве. Сб. науч. тр. - М. МГАКХиС. 2010, с. 122-128.

62. Бокарев Е.И. Определение передаточной функции объекта по характеристикам случайного процесса /И.И.Горюнов, Е.И.Бокарев//, Автоматизация технологических процессов и инженерных систем. Сб. науч. тр. - М. МГСУ. 2010, с.79-83.

63. Бокарев Е.И. Кластерные структуры и теория перколяции в компьютерном материаловедении строительных композиционных материалов / Воробьев В.А., Илюхин A.B.,., Бокарев Е.И.// Исследования и инновационные разработки РААСН. - Москва-Иваново.: Том 2, 2010. С.54-60.

Тираж 100 экз. Подписано в печать 03.09.2012 г. г. Москва, ул. Енисейская, д.36 тел.: 8-499-185-7954, 8-906-787-7086

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СТРУКТУРА КОМПОЗИТНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ

МАТЕРИАЛОВ

1.1 Классификация композитных материалов

1.2 Структура композитных материалов на примере бетона

1.3. Взаимосвязь свойств и структуры бетона

1.4. Влияние заполнителей на свойства композитного материала 30 ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РАСЧЁТА СОСТАВА БЕТОННОЙ СМЕСИ С ТРЕБУЕМЫМИ

ПРОЧНОСТНЫМИ ХАРАКТЕРИСИКАМИ

2.1. Анализ методов расчета прочности бетонов и подбора его гранулометрического состава

2.2.Метод расчета прочности бетона при сжатии

2.3. Расчет прочности бетона по параметрам бетонной смеси на основании уравнений регрессии

2.4. Математические модели структуры бетона

2.5. Упаковка круглых цилиндров со сферическим основанием

2.6. Упаковка эллипсоидов

2.7. У паковка выпуклых многогранников

2.8. Компоненты бетонной смеси с точки зрения моделирования структуры бетона

2.9. Алгоритм моделирования структуры бетона

2.10. Результаты моделирования структуры бетона

2.11. Теоретические основы компьютерного моделирования прочности бетона в зависимости от его структуры

2.12. Континуальные задачи теории перколяции

2.13. Разработка математической модели связи прочности бетона с объёмной концентрацией заполнителя

2.14. Математическая модель для определения значений критической концентрации

2.15. Выявление взаимосвязи гранулометрического состава заполнителя с «критическими концентрациями»

2.16. Анализ результатов моделирования прочности бетонов 121 ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ

ГЛАВА 3. ДОЗАТОРЫ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМАХ ЦИКЛИЧЕСКОГО ДОЗИРОВАНИЯ

3.1. Технологические схемы дозирования многокомпонентных смесей

3.2. Автоматизированные смесительные установки и заводы по производству цементобетонных смесей

3.3. Особенности использования дозаторов-измерителей расхода в периодических схемах дозирования

3.4. Технологические особенности применения дозаторов без накопительной емкости

3.5. Погрешности дозирования компонентов бетонной смеси

3.6. Технологические характеристики дозируемых материалов

3.7.Технологические требования к дозаторам непрерывного действия

3.8.Системотехническое проектирование дозаторов непрерывного действия

3.9. Принципы классификации систем непрерывно-циклического дозирования

3.10.Понятие функциональной иерархии и структурной сложности системы

3.11. Классификация устройств дозирования*

3.12. Дозаторы с регулированием по массе

3.13. Дозаторы непрерывного действия с коррекцией по изменению скорости ленты транспортера

3.14. Дозаторы непрерывного действия с регулированием по расходу

3.15. Сравнительная оценка дозаторов непрерывного действия

3.16. Принцип реализации комбинированной системы регулирования

3.17. Выводы и основные направления исследований систем непрерывно-периодического дозирования

ГЛАВА 4. ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ СТРУКТУРЫ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО НЕПРЕРЫВНО-ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДОЗИРОВАНИЯ

4.1. Модель системы автоматического непрерывно-периодического дозирования.

4.2.Питатели непрерывного действия

4.3. Свойства весовых транспортеров, как элементов систем непрерывно-циклического дозирования

4.4. Измерительные свойства весовых транспортеров при стандартных возмущениях

4.5. Измерительные свойства систем непрерывно-циклического дозирования при случайном входном сигнале

4.6. Учет выбега ленты весового транспортера в режиме циклического дозирования

4.7. Оценка систематической погрешности дозаторов при выбеге ленты весового транспортера

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ

ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ДОЗАТОРОВ С РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПО РАСХОДУ НА ЭВМ

5.1. Задачи экспериментального исследования комбинированной системы дозирования на ЭВМ

5.2. Блок-схема модели переменного запаздывания

5.3. Моделирование дозатора с комбинированной системой управления

5.4. Анализ результатов моделирования 232 ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ

ГЛАВА 6. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

КОМБИНИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ РАСХОДОМ

6.1. Расчетная схема комбинированной САР расхода

6.2. Расчет времени прохождения передним фронтом скачка весоизмерительного участка

6.3. Определение времени окончания переходного процесса

6.4. Определение скорости ленты весового транспортера

6.5. Постановка задачи оптимизации процессов дозирования комбинированной САР расхода

6.6. Функционал оптимальности системы 261 ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ

ГЛАВА 7. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОМБИНИРОВАННОЙ САР НА ЭВМ

7.1. Задачи исследования

7.2. Алгоритм расчета комбинированной САР на ЭВМ

7.3. Анализ результатов расчета комбинированной САР 272 ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ

ГЛАВА 8. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДОЗАТОРОВ С КОМБИНИРОВАННОЙ САР

8.1. Исследования САР дозаторов большой производительности

В настоящее время потребности строительного производства требуют оптимизации макроструктур бетонов на основе оптимизации составов бетонных смесей с использованием новых физических принципов и возможностей современной компьютерной техники.

Значительная часть свойств бетонов зависит как от концентрации заполнителя, так и от его гранулометрического состава. В частности такое важное для строительной индустрии свойство как прочность при прочих равных условиях напрямую зависит от указанных выше параметров.

Необходимо совершенствовать методы расчета прочности композиционных материалов и подбора гранулометрического состава с у 1 чётом влияния концентрации заполнителя, т.е. при прочих равных условиях осуществлять подбор оптимальной концентрации заполнителя и его гранулометрического состава. Необходимо стремиться к получению оптимальной структуры бетона, когда частицы в ней распределены равномерно по объему. Достоинством оптимальных структур является подобие их между собой, т.к. закономерность, вскрытая в отношении одного материала, может быть распространена на другие, если их структуры являются оптимальными.

Основной задачей, которую необходимо решить при автоматизации технологического процесса приготовления компонентов бетона с заданными технологическими свойствами, является задача подбора оптимального состава компонентов с высокой точностью, которая напрямую связана с задачей повышения точности дозирования компонентов, поскольку, от точности соблюдения рассчитанной рецептуры бетонной смеси в значительной мере зависит воспроизводимость результатов от дозы к дозе готовой бетонной смеси. Применяемые в настоящее время методы подбора состава бетонной смеси и стандартные методы дозирования его компонентов приводят к выпуску готовых изделий с браком, достигающим 40% от общего выпуска.

В традиционных технологиях циклического и непрерывного дозирования был достигнут предел технического совершенствования, не позволяющий кардинально изменить свойства этих систем и существенно улучшить их технико-экономические показатели. Назрела необходимость в проектировании смешанной схемы непрерывно-периодического дозирования, интегрирующей в себе оба технологических принципа производства строительных смесей. Отдельные попытки опытного внедрения такой технологии на смесительных установках не дали ощутимого эффекта. Причины этого связаны с отсутствием учета специфики технологии периодического дозирования при непрерывной и растянутой во времени подаче компонентов на смешивание, когда начинает проявляться ряд факторов, существенно изменяющих метрологические характеристики системы. Это в первую очередь - выбег ленты весового транспортера после каждого выключения дозатора и переменная плотность материала, с изменением которых приходится считаться в каждом цикле дозирования. Отсутствие корректировки режима непрерывно-периодического дозирования с учетом реально действующих возмущений не позволяет использовать в полной мере потенциальные возможности такой технологии и делает актуальным решение задачи повышения эффективности влияния операций дозирования на качество строительных смесей.

Необходима разработка автоматизированной технологии производства бетонной смеси, объединяющей процессы подбора рецепта смеси и смешанной схемы непрерывно-периодического дозирования как единого технологического комплекса системы автоматического управления с обратной связью, позволяющей перерасчитывать рецепт или изменять состав смеси за счет выбранных технологических параметров.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработана математическая модель структуры бетона на основе вероятностно - геометрической концепции формирования структур композиционных материалов.

2. На основе модели структуры синтезирован моделирующий алгоритм и программа «Л\АК» для компьютера, позволяющий получать структуру бетона с объемной концентрацией заполнителя до 0,3. 0,4, и иммитировать процесс уплотнения бетонной смеси, что выгодно отличает его от ранее известных алгоритмов.

3. Разработана математическая модель связи прочности бетона с объёмной концентрацией заполнителя в приближении теорий «перколяции» и «эффективной среды» и получено выражение (2.45) позволяющее рассчитывать объёмную концентрацию заполнителя для получения бетона с заданной пористостью.

4. Разработана математическая модель для определения «критических концентраций» «континуальных» задач теории «перколяции» с применением диполярной (бисферической) системы координат и метода «противопоставлений».

5. Сопоставление результатов моделирования и экспериментальных данных прочности бетона показало, что различия между ними составляет не более 9 .11%, что позволило сделать вывод о практической адекватности разработанной модели реальному бетону.

6. Построен и исследован достаточно полная последовательность моделей дозаторов непрерывного действия в порядке возрастания сложности их структурных схем, и соответствующего повышения точности в соответствии с положением закона необходимого разнообразия, утверждающего, что улучшение качества функционирования системы возможно только за счет повышения сложности системы управления. Это позволило определить направление развития систем непрерывного дозирования и предложить новый принцип комбинированного управления расходом сыпучих материалов.

7. Разработана аналитическая методика расчета дозаторов непрерывного действия с комбинированным управлением. Для осуществления равенства нулю ошибки дозирования необходимо, чтобы величины коэффициентов передачи системы по связанным каналам управления К и К\ были функционально связаны с изменением массы материала на ленте весового транспортера.

8. Для определения значений настроечных параметров комбинированной САР предложен функционал, учитывающий статические свойства возмущающего воздействия; минимум функционала определяет оптимальные значения настроечных параметров системы.

9. Разработаны методика и программа расчета комбинированной САР на ЭВМ с целью выбора оптимальных значений настроечных параметров системы. Результаты расчета системы на ЭВМ подтвердили справедливость предложенной аналитической методики расчета оптимальных значений коэффициентов передачи САР.

10. Так как величины оптимальных значений коэффициентов усиления системы Кот и К]0ПТ пропорциональны заданной производительности дозатора, то необходимо обеспечить в системе широкий диапазон изменения этих коэффициентов.

11. Проведены испытания предложенного принципа управления на натурных образцах дозаторов непрерывного действия, которые показали эффективность предложенного метода дозирования, имеющего широкий диапазон регулирования производительности .

1. Абуталиев Ф.Б., Барский Р.Г., Ермаков В.В. Об одном методе, повышающем качество дозирования многокомпонентных смесей. Ташкент: Изд. Академии Наук Узб. СССР. 1985. С.53-57.

2. Автоматизация процессов дозирования в металлургии. Под ред. М.А. Шиловича. -М.: Металлургия, 1977, 401 с.

3. Автоматизация технологических процессов непрерывного транспортирования строительных сыпучих материалов. М.: Строительство, 2000. 211 с.

4. Автомобильные дороги. СНиП 3.06.03-85.

5. Агалецкий П.Н. Динамические измерения механических величин "Метрология и измерительная техника". Т.2, ВИНИТИ, М., 1972. С. 1617.

6. Агрба Н.З. Система автоматизированного связного управления дозированием бетонной смеси М., 1990. -20 с. МАДИ.

7. Александров А.Е. Автоматизированное управление составом асфальтобетона, -М.: «Строительные материалы», № 11, 1999.

8. Александров А.Е., Ахрименко С. А. Автоматизированная система управления составом асфальтобетона изд. Инженерной Академии РФ. Брянск, 1999.

9. Александров А.Е., Суворов Д.Н. Математическая модель формирования прочности асфальтобетона как объекта экстремального управления. М.: Труды МАДИ, 1999.

10. Александровская JI. Н., Круглов В. И. и Кузнецов А. Г. Теоретические основы испытаний и экспериментальная отработка сложных технических систем М. : Логос, 2003. - стр. 736.

11. АСУ процессами дозирования. -Л.: Машиностроение. (A.A. Денисов и др.), 1985. -23 с.

12. Асфальтобетонные и цементобетонные заводы: Справочник /В.И.

13. Колышев, П.П. Костин, М.: Машиностроение, 1982. 352 с.

14. Афанасьева О. В., Голик Е. С. и Первухин Д. А. Теория и практика моделирования сложных систем. СПб : СЗГЗТУ, 2005. - стр. 132.

15. Баженов Ю.М. Технология бетона, Учебное пособие для ВУЗов, М.: Высшая школа, 1987.- 415с.

16. Баженов Ю.М. , Ицкович С.М. и др. Технология заполнителей бетона: М.: Высшая школа 1991 - 272 с.

17. Барский Р.Г. Вероятностные модели систем управления дозированием: Учебное пособие/МАДИ. -М. 1979. -с 86.

18. Барский Р.Г. Ермаков В.В. Оптимизация процесса дозирования многокомпонентных смесей при минимаксном критерии качества// Автоматика и телемеханика. №4. 1982. С. 119-126.

19. Барский Р.Г. Критерии эффективности при синтезе оптимальных алгоритмов управления многокомпонентным связным дозированием // Известия ВУЗов. Сер.Строительство и архитектура. №3. 1981, с. 86-92.

20. Барский Р.Г. Оптимальная корректировка дозаторов дискретного действия// Известия ВУЗов. Сер.Строительство и архитектура. №11. 1980, -с.41-50.

21. Барский Р.Г. Основы синтеза критериев косвенной оценки качества многокомпонентных смесей// Известия ВУЗов. Сер.Строительство и архитектура. №10. 1982, -с.82-87.

22. Барский Р.Г., Битеев Ш.В. Автоматизация технологических процессов приготовления бетона. Алматы: Гыдым, 1991. С. 136.

23. Барский Р.Г. Методы анализа и синтеза систем управления точностью многокомпонентного дозирования// Известия ВУЗов. Сер.Строительство и архитектура. №6. 1979, е.-136-142.

24. Бау М.М. Весовые автоматические дозаторы непрерывного действия. М.: ЦНИИТИ Строймаш, 1977, 48 с.

25. Бесекерский В. А. Микропроцессорные системы автоматического управления. М.: Высшая школа 1982, 384 с.

26. Бесекерский. В. А. Системы автоматического управления М.: Машиностроение, 1988. 366 с.

27. Бесекерский В.А. САУ с микроЭВМ. М.: Наука, 1987 318 с.

28. Богданов A.A. Управление технологическими процессами дозирования компонентов бетонной смеси. Диссертация. М. 1972.

29. Бунькин И. Ф., Воробьев В. А. Иерархия задач автоматизации

30. Бухгольц Г. Расчет электрических и магнитных полей. М.: Иностранная литература, 1961. - 704с.

31. Вальков В.М. Микроэлектронные вычислительные комплексы. JL: Машиностроение, 1990. -224 с.

32. Васильев В.И. Цифровое преобразование веса и адаптивное управление дозированием. -Киев, 1987. -16 с.

33. Васильев, Ю. Э. Регулярные межлабораторные испытания / Ю. Э. Васильев, В. JI. Шляфер, П. В. Козик и др. / Наука и техника в дорожной отрасли. № 2, 2006. С. 41-43.

34. Е.И.Бокарев Принципы связного дозирования компонентов бетонной смеси / Ю.Э.Васильев, О.О.Иваев, Е.И.Бокарев, В.Л.Шляфер // Приволжский научный журнал. Н.Новгород. 2011. № 5. С. 25-26.

35. Е.И.Бокарев. Связное циклическое дозирование компонентов при ограничениях на результирующую массу смеси / Ю. Э. Васильев, О. О. Иваев, Е. И. Бокарев, В. Л. Шляфер // Приволжский научный журнал. Н.Новгород.2011. № 5.-С. 31-35.

36. Васильев, Ю.Э. Автоматизация подбора минеральной части сероасфальтобетонных смесей на основе компьютерного моделирования / Ю.Э.Васильев, М.Н. Алехина // Промышленное и гражданское строительство. № 11, 2011. С. 118-121.

37. Васильев, Ю. Э. Автоматизация и управление результатамимежлабораторных сравнительных испытаний прочности цементобетона / Ю. Э. Васильев // Качество. Инновации. Образование. № 10, 2011. -С. 57-60.

38. Васильев, Ю. Э. Автоматизированные технологии в приготовлении бетонной смеси / A.B. Илюхин, В.И. Марсов, Ю.Э. Васильев М.: МАДИ. 2012.-120 с.

39. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969. С.576

40. Вентцель Е.С. Исследование операций: задачи, принципы, методология. М.: Наука, 1980. 208 с

41. Венцель Е. С. и Овчаров J1. А. Теория случайных процессов и ее инженерные приложения М.: КНОРУС, 2011. - стр. 448.

42. Воробьев В.А., Голованов В.Е., Голованова С.И. Математическое моделирование в разработке методов и средств контроля и исследования композитных материалов. М.: - МАДИ. - 1983. - 128с.

43. Воробьев В.А., Голованов В.Е., Голованова С.И. Методы радиационной гранулометрии и статистического моделирования. М.: Энергоатомиздат, 1984.- 128с.

44. Воробьев В. А., Илюхин А. В. и Марсов В. И. Теория, логическое проектирование, измерение, контроль и диагностика в системах автоматического управления. М.: РИА, 2009. - стр. 790.

45. Воробьев В.А., А.В.Либенко, Махер А.Р. Непрерывное дозирование сыпучих компонентов строительных смесей Сб. науч. тр. Секции «Строительство» РИА. Вып. 7, 2006, с. 184-186.

46. Воробьев В.А., А.В.Либенко. Автоматизация процесса производства фракционированного щебня на смесительных установках непрерывного действия// Изв.вузов «Строительство», №1, Новосибирск, 2007, с .61-64.

47. Воробьев В. А., Илюхин A.B. Компьютерное материаловедение композитных материалов и пути его развития. Строительный вестник Российской инженерной академии. Труды секции «Строительство». Выпуск 6. -М., 2005 с. 76-80

48. Воробьев В.А., Марсова Е.В. Непрерывное измерение массы в линиях транспортирования сыпучих материалов // Известия ВУЗов «Строительство», 2000, с. 120-123

49. Воробьев В.А., Марсова E.B. Новое поколение дозирующих устройств непрерывного действия. Ж. Строительство № 1. Новосибирск, 1999. 148 с.

50. Воронов А.А.Основы теории автоматического управления. М.: «Энергия», 1985, с.497.

51. Воронов A.A. Основы теории автоматического управления. М.: Наука, 1988. 448 с.

52. Герасимов А. Н., Григорьева Н. Н. и Жаринов И. О. Линейные системы автоматического управления: учеб. пособие СПб.: ГУАП, 2009. - стр. 232.

53. Гонтарь A.A., Тихонов А.Ф. Моделирование связных технологических процессов строительного производства // Сб. науч. тр. «Автоматизация технологических процессов в строительстве» М.: МАДИ, 1999, с. 54-57

54. Гордон А.Э. Микропроцессорные системы автоматизации управления бетоносмесительных заводов ЖБИ. -М.: ВНИИЭСМ. 1986. -12 с.

55. Горенко И.Г. Двухуровневое управление процессами приготовления смеси в производстве строительных материалов. М: 1998. 19 с.

56. Гросман Н.Ч., Шнырев Г.Д. Автоматизированные системы взвешивания и дозирования. -М.: Машиностроение, 1988, 292 с.

57. Дорофеев B.C., Выровой В.Н., Соломатов В.И. Пути снижения материалоёмкости строительных материалов и конструкций К.: УМК ВО, 1989.- 79 с.

58. Елисеев В. Комплекс технических средств для автоматизации процессов взвешивания и дозирования // Современные технологии автоматизации, 1999. №1. с.36-38.

59. Дубров В.Е, Левинштейн М.Е., Шур М.С. Аномалия диэлектрической проницаемости при переходе металл-диэлектрик. Теория и моделирование.// ЖЭТФ. 1976. - Т.70. - Вып.5. - с. 2014 - 2024.

60. Духин С.С., Шилов В.М. Диэлектрические явления и двойной слой в дисперсных структурах и полиэлектролитах Киев: Наукова думка, 1972.- 207с.

61. Джонс М., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Методы обработки данных. М.: Мир, 1980.-610с ой эффективности. / Известия вузов. Строительство и архитектура. 1983. -№9.

62. Заец В.Н. Автоматизированная система управления и контроля дискретным дозированием компонентов бетонной смеси со стабилизацией результирующей массы. Диссертация на соискание ученой степени канд.техн.наук. Калинин. 1987. -230 с.

63. Илюхин A.B. Программа для компьютерного материаловедения строительных композиционных материалов. // Композиционные строительные материалы. Теория и практика: Сб. научн. Трудов международной научно-технической конференции. Пенза, 2003. - С. 84.86.

64. Интерстроймех-2005»: Тезисы докладов международной научно-технической конференции. -Тюмень, 2005, с.33-37.

65. Исакович Е.Г. Весы и весовые дозаторы. -М.: Изд-во Стандартов, 1991. -375 с.

66. Карпин Е.Б. Средства автоматизации для измерения и дозирования масс. М.: Машиностроение, 1979, 411 с.

67. Колбасин A.M., А.В.Либенко. Оптимизация состава многокомпонентной смеси при детерминированных ограничениях// Новые технологии в автоматизации управления. Сб. науч. тр. М. МАДИ. 2006, с. 69-72.

68. Колбасин A.M., А.В.Либенко. Принципы связного дозирования многокомпонентных смесей // Новые технологии в автоматизации управления. Сб. науч. тр. М. МАДИ. 2006, с. 73-75.

69. Куропаткин П.В. Оптимальные и адаптивные системы. М.: Высшая школа, 1980. -288 с.

70. Ларкин И.Ю., А.Ф.Тихонов, В.И.Марсов. Определение режимовавтоматического циклического дозирования сыпучих составляющих строительных смесей //Механизация и автоматизация строительства и строительной индустрии. Сб. науч. тр. М. МГСУ. 2004, с. 91-95.

71. Лермит Р. Проблемы технологии бетона / ред. Десов А. Е./ перев. Контовт В. И. М: Издательство ЛКИ, 2008. - Классика инженерной мысли: строительство : стр. 296. - Изд. 3-е.

72. Ли Э.Б., Маркус Л. Основы теории оптимального управления. -М.: Наука, 1972. 576 с.

73. Либенко A.B., А.Р. Махер. Компенсация погрешностей при связном управлении многокомпонентным дозированием // Иновационные технологии на транспорте и в промышленности. Сб. науч. тр. М. МАДИ. 2007, с. 117-120.

74. Либенко A.B., И.Ю.Ларкин Автоматическое регулирования однородности дозируемых компонентов бетонной смеси. Сб. науч. тр. Секции «Строительство» РИА. Вып. 1, 2005, с. 151-156.

75. Либенко A.B., Минцаев М.Ш., Лобов О.П. Системы автоматизации смесительных установок непрерывного действия // «Интегрированные технологии автоматизированного управления». Сб. науч. тр. М.: МАДИ, 2005, с. 105-109.

76. Марсов В.И., Славуцкий В.А. Автоматическое управление технологическими процессами на предприятиях строительной индустрии. Л.: «Стройиздат», 1975,287 с.

77. Марсова Е.В. Замкнутые системы измерений дозаторов-интеграторов расхода // «Исследования в области архитектуры, строительства и охраны окружающей среды». Тез. докл. 57-ой научно-технической конференции / -Самара, 2000, 6 с.

78. Марсова Е.В. Модель дозаторов непрерывного действия с разомкнутыми системами измерения расхода // Сб.науч.тр. «Автоматизация инженерно-строительных технологий, машин и оборудования» / -М.: МГСУ, 1999

79. Марсова E.B. Новое поколение дозирующих устройств непрерывного действия // Изв. ВУЗов «Строительство», 1999, №1, с. 129-131

80. Марсова Е.В. Регулирование расхода при транспортировании сыпучих материалов // Сб.науч.тр. «Электронные системы автоматического управления на транспорте и в строительстве» / -М.: МАДИ, 1999, с. 5255

81. Марсов В.И., Амелин М.В., Петленко Б.И. и др. Электронные системы управления и контроля строительных и дорожных машин. М., "ИНТЭКСТ", 1998.

82. Марсова Е.В., Солодников С.Е., Кузнецов М.Н. Особенности проектирования дозаторов-интеграторов расхода непрерывного действия // Сб.науч.тр. «Автоматизация технологических процессов в строительстве» / -М.: МАДИ, 2000, с. 17-20

83. Михайлович B.C., Кукса К.И. Методы последовательной оптимизации. -М.: Наука, 1983,-207 с.

84. Моисеев H.H. Элементы теории оптимальных систем. М.: Наука, 1975. -528 с.

85. М. Мотт, Э. Дэвис Электронные процессы в некристаллических веществах. М.: Мир, 1974. - 472 с.

86. Новицкий П.В., Зограф И. А. Оценка погрешностей результатов измерений. Д.: Энергоатомиздат. 1991 - 304с.

87. Несветаев Г. В. Бетоны: учебно-справочное пособие.- Ростов н/Д : Феникс, 2011. стр. 381.

88. Ноглин И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. JL: Энергоатомиздат. 1991.-304с.

89. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. JL: Энергоатомиздат. - 248с.

90. Ондричек Я.Н., Ондричкова М.Н. Расчет прочности бетона по параметрам бетонной смеси на основании уравнений регрессии. М.: ЦНТБМПС. 1985,-№11 13 с.

91. Оделевский В.И. Расчет обобщенной проводимости гетерогенных систем. // ЖТФ. 1951.- Т.21. - №6. - с. 667. .685.

92. Перекович Н.С. Исследование операций: задачи, принципы, методология. М.: Наука, 1980. 208 с.

93. Первозванский A.A. Математические модели в управлении производством. -М.: Наука, 1975. 616 с.

94. Пономарева A.A. Исследование и разработка автоматизированной системы управления связным многокомпонентным дозированием в производстве керамических масс. Диссертация на соискание ученой степени канд.техн.наук. Калинин, 1981. -187 с.

95. Попов В.П., Кругликов В.В., Михайленков C.B. Общие принципы оптимизации информационного обеспечения для автоматизации производства строительных смесей. //Методы и модели автоматизации управления: Сб. научн. тр./МАДИ. М.:, 2006. с. 157-162

96. Попов Е.П. Теория линейных САР и управления. М.: «Наука», 1989, 301 с.

97. Проблемы автоматизации процессов взвешивания и дозирования. Всесоюзная научно-техническая конференция. -М., 1985. -108 с.

98. Пугачев B.C., Казаков И.Е., Евланов Л.Г. Основы статистической теории автоматических систем. М.: Машиностроение, 1974.-400 с.

99. Рульнов A.A., Марсова Е.В. Автоматизация процессов транспортирования тонкодисперсных строительных материалов // Строительные материалы XXI века, №5, 2000, с. 4-6

100. Рульнов A.A., Марсова Е.В. Непрерывно циклическое дозирование сыпучих материалов // Строительные материалы и технологии XXI века, №4, 2000, с. 28-29.

101. Рульнов A.A., Марсова Е.В. Оценка погрешностей массоизмерений при непрерывном транспортировании сыпучих материалов // Тез. докл. международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях», -С.-Петербург, 2000, 3 с.

102. Рульнов A.A., Марсова E.B. Непрерывно-циклическое дозирование сыпучих материалов // Строительные материалы и технологии XXI века, №4, 2000, с. 28-29

103. Рульнов A.A., Марсова Е.В. Непрерывное транспортирование сыпучих материалов // Тез. докл. международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях», -С.-Петербург, 2000, 3 с.

104. Руппель А. А. Анализ и синтез систем автоматизации технологических процессов. Омск: СибАДИ, 2006. - стр. 87.

105. Рыбьев И.А. Строительные материалы на основе вяжущих веществ. -М.: Высшая школа, 1978.- 309 с.

106. Соломатов В.И., Борбышев А.Н., Химмер А.Н. Полимерные композиционные материалы в строительстве.- М.: Стройиздат, 1988.312 с.

107. Соломатов В.И., Выровой В.Н., Литвак В.И. Наполненные цементы и перспективы их применения на предприятиях стройиндустрии Молдавской ССР,- Кишинёв: МолдНИИНТИ, 1986.- 67 с.

108. Славуцкий В.А. Исследование автоматических весовых дозаторов непрерывного действия с регулированием по расходу. Диссертация на соискание ученой степени канд.техн.наук. -М.: 1974. -19с.

109. Советов Б. Я., Цехановский В. В. и Чертовский В. Д. Теоретические основы автоматизированного управления. М. : Высшая школа, 2006. -стр. 463.

110. Солодовников В.В. Статистическая динамика линейных систем автоматического управления. -М.: Физматгиз,1960. -556 с.

111. Табак А., Куо Б. Оптимальное управление и математическое программирование. М.: Наука, 1975. 280 с.

112. Теория автоматического регулирования. Под ред. В.В. Солодовникова. Кн. 1, 2, 3, 4. -М.: Машиностроение, 1967. 768 с.

113. Фельдбаум A.A., Бутковский А.Г. Методы теории автоматическогоуправления. M.: Наука, 1981, 744 с.

114. Фихтенгольц Г.М. Курс дифференциального и интегрального исчисления. Оборонгиз. 1957. 539 с.

115. Флеминг У., Ришел Р. Оптимальное управление детерминированными и стохастическими системами. М.: Мир, 1978. -320 с.

116. Хрущева И. В., Щербаков В. И. и Леванова Д. С. Основы математической статистики и теории случайных процессов. СПб-М-Краснодар : Лань, 2009. - стр. 336.

117. Цирлин A.M. Оптимальное управление технологическими процессами. М.: «Энергоатомиздат», 1986, 396 с.

118. Цыпкин Я. 3. Адаптация и обучение в автоматических системах. М. : Наука, 1968.-400 с.

119. Шкловский Б.И., Эфрос А.Л Электронные свойства легированных полупроводников. М.: Наука, 1979. - 416с.

120. Шкловский Б.И., Эфрос А.Л. Теория протекания и проводимость сильно неоднородных сред. // УФН. Том 117. - Вып. 3. - 1975. - С. 401 . 435.

121. Шкловский Б.И., Эфрос А.Л Электронные свойства легированных полупроводников. М.: Наука, 1979. - 416с.

122. Шкловский Б.И., Эфрос А.Л. Теория протекания и проводимость сильно неоднородных сред. // УФН. Том 117. - Вып. 3. - 1975. - С. 401 . 435.

123. Шестопёров C.B. Технология бетона. М.: Высшая школа, 1977.- 432 с.

124. Шикин Е. В. и Чхартишвили А. Г. Математические методы и модели в управлении. М. : Дело, 2004. - стр. 440.

125. Шакалис В. В. Моделирование технологических процессов. М. : Машиностроение, 1973. - 135 с.